L'éponge de mer, un modèle pour la nanobiotechnologie
La silice est un élément chimique largement utilisé, par exemple, dans les transistors à effets de champ (FET, pour field effect transistor), en particulier pour la production de films minces isolants, en raison de sa faible conductivité thermique et électrique. La production de ces films minces requiert une polymérisation du silicium, ou la formation de longues chaînes de molécules contenant du silicium, et le modelage ultérieur de ces polymères en structures cristallines de silice (SiO2 ou dioxyde de silicium). Les techniques classiques de production de ces structures en silicium demandent de très hautes températures et de fortes pressions. Ces conditions de production ne sont pas vraiment adaptées aux matériaux biologiques ou organiques, aussi elles sont inutilisables pour la formation de structures composites silice-biomolécules applicables à la nanobiotechnologie. Le projet BIO-LITHO («Biomineralization for lithography and microelectronics») s'est inspiré de la production de biosilice des éponges de mer pour élaborer une nouvelle approche peu coûteuse de formation contrôlée de motifs de silice sur certaines surfaces. Cette méthodologie inspirée de la nature recèle un énorme potentiel pour la conception des nanostructures utilisées en biotechnologie ainsi que pour d'autres domaines toujours à la recherche de techniques peu coûteuses de déposition et de modelage de silice. Les éponges siliceuses synthétisent leur exosquelette grâce à l'action de protéines enzymatiques. Ces protéines enzymatiques appelées silicatéines accélèrent la polymérisation de la silice. Lorsque ces protéines s'assemblent sous forme de filaments, elles fournissent une matrice catalytique qui va ainsi accélérer et diriger le modelage des polymères de silice. Les chercheurs ont étudié deux méthodes de production en laboratoire de grandes quantités de silicatéine, et ces techniques ont été brevetées par l'équipe du projet. Ils ont ensuite utilisé des techniques de lithographie douce pour contrôler la déposition des motifs moléculaires sur les surfaces et la production de nanostructures spécialement conçues pour être utilisées comme couches isolantes de transistors prototypes. En résumé, le projet BIO-LITHO a réussi à démontrer que le processus de biominéralisation, à la fois rentable et respectueux de l'environnement, présentait de grandes possibilités et devait être testé à plus grande échelle pour une production industrielle. Ces processus seront très utiles pour satisfaire l'énorme demande en polymères de silicates des processus de production lithographiques et microélectroniques de la nanobiotechnologie.
