Schéma moléculaire du nouveau nanomoteur à ADN de l’équipe, composé d’un rotor (jaune), d’une plate-forme à cliquet (bleu) et d’une base (blanc).
Des chercheurs de l’Université technique de Munich (TUM) ont mis au point les premiers nanomoteurs électriques au monde fabriqués à partir d’ADN. Ces structures auto-assemblées peuvent être activées par une charge électrique pour faire tourner un bras de rotor à cliquet.
Le minuscule moteur a été fabriqué à l’aide d’une technique appelée origami d’ADN. Comme son homonyme le papercraft, cette méthode consiste à plier de manière complexe des brins d’ADN en formes tridimensionnelles. Parmi les exemples passés, on trouve des pièges à virus, des systèmes d’administration de médicaments immunisés et même des répliques microscopiques de Van Gogh. Ces structures sont réalisées en sélectionnant soigneusement des séquences d’ADN qui se plient et s’attachent les unes aux autres de certaines manières. Les chercheurs peuvent donc ajouter des brins spécifiques à une solution et laisser les objets d’ADN s’assembler d’eux-mêmes.
Pour la nouvelle étude, l’équipe a utilisé ce processus pour fabriquer pour la première fois un moteur moléculaire à partir d’ADN. Le moteur se compose d’un bras de rotor mesurant jusqu’à 500 nanomètres (nm) de long, qui est monté sur une base d’environ 40 nm de haut, fixée à une plaque de verre. Autour de l’extrémité de la base, juste en dessous du rotor, se trouve une plateforme avec plusieurs obstacles à cliquet intégrés dans sa surface, qui contrôle la direction dans laquelle le rotor peut tourner.
Pour mettre le nanomoteur en marche, une tension alternative est appliquée par deux électrodes, ce qui fait tourner le rotor. L’équipe peut contrôler la vitesse et la direction de cette rotation en modifiant la direction du champ électrique et en ajustant la fréquence et l’amplitude de la tension appliquée.
S’il s’agit du premier nanomoteur fabriqué à partir d’ADN, d’autres modèles similaires ont été construits par le passé. Les plus simples sont des nanorobots d’or qui tournent en réponse à des ultrasons, tandis que d’autres sont constitués d’à peine 16 atomes. Ces modèles antérieurs pouvaient être utilisés pour propulser de minuscules robots, mais l’équipe affirme que le nouveau nanomoteur à ADN pourrait être utilisé en chimie.
« Si nous développons davantage le moteur, nous pourrions éventuellement l’utiliser à l’avenir pour piloter des réactions chimiques définies par l’utilisateur », a déclaré Hendrik Dietz, auteur principal de l’étude. « Par exemple, les surfaces pourraient être densément recouvertes de ces moteurs. Il suffirait alors d’ajouter des matériaux de départ, d’appliquer une petite tension alternative et les moteurs produiraient le composé chimique souhaité. »
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04910-y
https://www.tum.de/en/about-tum/news/press-releases/details/37521
