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Quand l’ADN guide la cristallisation

vendredi 29 novembre 2013

par Agnès Vernet

L’ADN permet de programmer la structure des cristaux de nanoparticules. C’est juste une affaire de patience.

Les cristaux de nanoparticules métalliques sont précieux pour la chimie, notamment pour étudier la photonique ou la catalyse. Mais leur synthèse reste en partie aléatoire : il est quasiment impossible d’induire ou de contrôler la formation de cristaux dans une structure ou une symétrie particulière par les protocoles classiques.
L’idée d’utiliser des brins d’ADN pour guider la cristallisation a donc rapidement germé. Mais ces biomolécules chargées limitent les options : elles régissent la taille des mailles et induisent la formation de polycristaux, probablement à cause des liaisons entre les molécules d’ADN.
Pour résoudre ces difficultés, des chercheurs, de l’université américaine Northwestern à Evaston, ont développé un protocole de refroidissement très lent, après une étape de montée en température et en pression. Pour accompagner la formation des cristaux de nanoparticules guidée par les brins d’ADN, ils abaissent la température d’un centième de degré chaque minute. Il faut ainsi entre deux et trois jours pour passer de 55°C à 25°C. Une patience récompensée au vu des résultats obtenus.
Les cristaux de nanoparticules ainsi formés présentent, en effet, une structure homogène – en polyèdres de Wulf – qui correspond aux modélisations bio-informatiques préliminaires. Cette technique de refroidissement très lente semble permettre à l’ADN de jouer son rôle de guide dans la formation des cristaux afin d’obtenir des structures analogues à celles traditionnellement obtenues tout en permettant de programmer précisément les caractéristiques conformationnelles. Les brins d’ADN organisent la reconnaissance entre les nanoparticules et facilitent le contrôle des énergies de surface.

Auyeung E et al. (2013) Nature, doi:10.1038/nature12739

Cristaux de nanoparticules formés par une matrice d’ADN.
© E Auyeung/T Li/CA Mirkin/M Olvera de la Cruz

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