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Un origami moderne avec de l'ADN et du diamant

Le diamant est un choix évident lorsqu'on pense aux nanotechnologies, mais sa structuration est très onéreuse et prends beaucoup de temps. Un projet financé par l'UE a exploré la solution de l'ADN pour modeler n'importe quelle forme.
Un origami moderne avec de l'ADN et du diamant
Les couches minces de diamant nanocristallin sont d'abord ensemencées puis la croissance du matériau obtenu permet d'obtenir des dispositifs nanocristallins utilisés dans un grand nombre de domaines qui vont de la médecine au traitement de l'information quantique. La nanostructuration précise qui est nécessaire pour ces nouvelles technologies, reste cependant un processus long et coûteux.

Le projet DIAMONDDNA (DNA origami templates for nanocrystalline diamond nanostructures) avait justement pour objectif la création de modèles ADN auto-assemblés qui pourraient ensuite être décorés de particules de nanodiamants ou de particules diamandoïdes. La résolution obtenue surpasse de loin les processus actuellement utilisés comme celui de la lithographie par faisceaux d'électrons (EBL, pour electron beam lithography).

Pour l'auto-assemblage ADN, les nanoparticules doivent être suffisamment petites et exhiber une charge négative afin d'éviter les interférences électrostatiques. Pour répondre à ces critères, les chercheurs ont développé une méthode fiable de fonctionnalisation et de dispersion des structures de nanodiamants élaborés par détonation (DND, pour detonation nanodiamond). Les nanoparticules obtenues possèdent des potentiels zêtas chargés négativement, sont suffisamment petites, monodispersées et présentent des groupes fonctionnels chimiquement accessibles pour une biomodification ultérieure avec de l'ADN ou d'autres molécules sondes.

Les partenaires du projet ont ainsi réussi à plier des structures d'ADN (origami) et à collecter une quantité considérable de données concernant les propriétés de surface des nanodiamants élaborés par détonation. Ils n'ont pas réussi par contre à assembler de structures composites DND-origami-ADN mais les connaissances engrangées par le projet et plusieurs modifications devraient permettre d'obtenir ce résultat.

Les demandes de brevet concernant la méthode chimique de préparation des composés incluent également le marquage biologique avec un nanodiamant fluorescent conjugué à des anticorps sélectionnés et la conception de biomatrices pour la croissance des os de synthèse.

Les chercheurs ont également généré et breveté des centres colorés parfaits obtenus dans les nanodiamants à partir de semences diamandoïdes ultrapures. Ce brevet décrit la voie de synthèse de deux types de nanoparticules. D'une part, des nanoparticules qui présentent une fluorescence brillante non extinctrice avec des lacunes de silice (SiV, pour silicium vacancy) pouvant être exploitées dans le domaine de la bioimagerie, d'autre part des nanoparticules avec des lacunes de sodium (NV, pour nitrogen vacancy) et une grande sensibilité aux champs électriques/magnétiques qui pourront être exploitées en magnétométrie.

Le projet DIAMONDDNA a ainsi permis le positionnement des centres colorés du diamant à l'échelle nanométrique. Des progrès technologiques dans les nouvelles thérapies et méthodes diagnostiques sont maintenant possibles grâce à une imagerie à grande vitesse et à long terme de cellules vivantes.

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Thèmes

Life Sciences

Mots-clés

ADN, diamant, modèle, DIAMONDDNA, nanodiamant, DND, centre coloré