Nanoparticules : vers des machines moléculaires et des bio-ordinateurs

Les "matériaux intelligents" vont être utilisés de plus en plus dans le cadre d'appareillage d'analyse.

Récemment, des équipes de Berkeley ont mis au point des nanoparticulesnanoparticules applicables dans un grand nombre de biotests. Il s'agit des "Quantum dotsQuantum dots", des nanoparticules dont la couleur varie en fonction de la taille. Attachés à des macromolécules telles que des protéinesprotéines ou de l'ADNADN, ces nanoparticules permettront de suivre des molécules ainsi marquées dans le cours de processus métaboliques. Ces techniques s'avèrent plus fiable que le traçage par radioactivité ou fluorescence.

Les Quantum dots sont capables d'émettre des couleurs vives lorsqu'elles sont excitées par une source lumineuse.

Ces nanoparticules sont donc parfaitement visibles à l'aide d'un simple microscope optiquemicroscope optique. Leurs applications sont multiples, tant dans la recherche fondamentale et appliquée que dans la mise au point de médicaments, le diagnosticdiagnostic rapide et l'analyse génétiquegénétique. Des chercheurs de Berkeley et du MIT ont réussi à fabriquer de tels cristaux formés d'un très petit nombre d'atomesatomes et dont la taille est en relation directe avec leur couleur. Ils ont notamment utilisé dans ce but, un semi-conducteursemi-conducteur le séléniure de cadmiumcadmium. La longueur d'ondelongueur d'onde de la lumièrelumière émise par ces cristaux varie dans un spectrespectre allant de l'ultravioletultraviolet à l'infrarougeinfrarouge, avec une bande d'émissionémission très étroite (et donc très spécifique). Une particule de 2 nanomètresnanomètres va émettre une couleur vert intense, tandis qu'une particule de 5 nanomètres présentera une coloration rouge vif.

Une famille de Quantum dots va donc générer des couleurs allant du violet au rouge en passant par le bleu, le vert, le jaune et l'orange.

Ordinateur détectant plusieurs nanoparticules

On comprend ainsi l'intérêt de ces nanoparticules: si on les enrobe d'une substance jouant le rôle de "VelcroVelcro" chimique, on peut leur accrocher des molécules diverses, telles que des protéines ou de l'ADN. Il devient donc possible de suivre et de visualiser ces substances au cours de processus biologiques au sein de cellules et de s'en servir pour créer une batterie de tests de diagnostic très fiables, peu coûteux, ultrarapides et pouvant être mis en parallèle dans des appareils automatiques de lecture.

On pourra, grâce aux nanoparticules, détecter dans le sang plusieurs types de virus en même temps. Le coût des réactifsréactifs, la simplicité des usages sont aussi considérablement améliorés. Avec les Quantum dots, des tests permettant l'analyse complète des 3 milliards de bases de l'ADN du génomegénome humain sont en cours.

Une autre approche particulièrement intéressante pour la mise au point de biotests peu coûteux a été réalisée par le professeur Joseph Jacobson du Massachusetts Institute of Technology. Son équipe a réussi à imprimer sur du plastiqueplastique des circuits intégréscircuits intégrés capables de traiter de l'information. Jacobson a utilisé pour cela une imprimante à jet d'encre modifiée et chargée d'encre produite à partir de semi-conducteurs. De tels micro-processeurs plastiques pourront être intégrés à du matériel biologique pour servir de biocapteurs, de systèmes de suivi en continu de certains paramètres vitaux, voire d'émetteurs capables de transmettre de l'information à distance. Dans un proche avenir l'équipe de Jacobson fera appel à l'électronique moléculaire de manière à rendre biocompatibles les nouveaux circuits plastiques qu'ils ont mis au point.