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L'auto-assemblage de nanomatériaux fonctionnels

Des nanomatériaux fonctionnels bien définis, sensibles aux changements survenant dans un environnement physiologique, s'avèrent prometteurs pour de nombreuses applications biomédicales. Un projet européen a rapporté le développement réussi de nanoparticules fonctionnelles supramoléculaires grâce à un auto-assemblage contrôlé.
L'auto-assemblage de nanomatériaux fonctionnels
Pour la production de nanostructures supramoléculaires (NS), un critère de conception important mais souvent négligé est la combinaison des forces attractives et répulsives. L'UE a apporté un soutien financier au projet SUPRABIOMAT (Supramolecular biomedical materials), qui a combiné les principes de l'auto-assemblage et de de l'auto-organisation pour fabriquer des systèmes supramoléculaires complexes.

Les chercheurs ont établi un ensemble de paramètres pour la conception de particules colloïdales supramoléculaires. La stratégie de croissance contrariée visait à équilibrer les interactions non covalentes positives avec les forces de répulsion. La particularité spécifique de ces NS tient à ce que, suite à l'évènement de ciblage désiré, les échafaudages auto-assemblés peuvent être démontées en petits blocs de base. Cela permettrait de réduire le temps de séjour de l'agent ciblé, un aspect qui a fortement limité l'utilisation de nanoparticules non réversibles pour l'imagerie en biomédecine.

Les scientifiques ont fait état de l'auto-assemblage de nonaphenylalanines dendritiques amphiphiles neutres dans des nanostructures supramoléculaires en milieu aqueux. La spectroscopie par dichroïsme circulaire du mécanisme de polymérisation a révélé que le procédé est non coopératif et qu'il présente une affinité nanomolaire de liaison remarquablement élevée des monomères. Ces deux propriétés contribuent de manière importante à la stabilité de nanotiges supramoléculaires; cette grande stabilité est généralement observée pour la coopération de polymérisation 1D.

Les conclusions du projet appuient fortement l'idée que l'auto-assemblage du peptide dendritique polyanionique à pH neutre est dirigé par un mécanisme de croissance contrariée. Les interactions supramoléculaires attractives (liaison hydrogène, interactions et effets hydrophobes) conduisent les monomères à s'assembler, alors qu'ils se repoussent par des interactions électrostatiques répulsives qui résistent à la polymérisation.

Les chercheurs ont créé une petite bibliothèque d'amphiphiles peptidiques dendritiques à charge neutre avec un noyau ramifié à base de nonaphenylalanine qui a été conjugué à des dendrites hydrophiles ayant une demande stérique variable. Ils ont constaté que lorsque la taille de la dendrite hydrophile devient trop importante, il limite la croissance 1D, pour produire des objets limités en taille et de forme globulaire.

En conclusion, l'auto-assemblage en milieu aqueux de particules anisotropes est très prometteur pour le développement de biomatériaux supramoléculaires fonctionnels destinés à des applications biomédicales. Ces nouvelles observations suggèrent que les formes anisotropes surpassent les matériaux isotropes classiques, pour la conception de vecteurs destinés à l'imagerie et la thérapie ciblées.

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Mots-clés

SUPRABIOMAT, nonaphenylalanines dendritiques, nanotiges supramoléculaires, croissance contrariée, anisotrope