Un changement de paradigme révolutionnant la synthèse chimique et biochimique —
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Les scientifiques rêvent d’utiliser de minuscules molécules comme blocs de construction pour construire des choses, de la même manière que nous construisons des choses avec des pièces mécaniques. Cependant, les molécules sont incroyablement petites – environ un cent millionième de la taille d’une balle de softball – et elles se déplacent de manière aléatoire dans les liquides, ce qui rend très difficile leur manipulation sous une forme unique. Pour surmonter ce défi, les “dispositifs nanofluidiques” capables de transporter des molécules dans des canaux extrêmement étroits, d’une taille similaire à un millionième de paille, attirent l’attention comme moyen de manipuler directement des molécules individuelles dans des solutions.
Une équipe de recherche conjointe dirigée par le professeur agrégé Yan Xu de l’École supérieure d’ingénierie de l’Université métropolitaine d’Osaka a réussi à réguler le flux de molécules uniques en solution en ouvrant et en fermant une nanovalve dans un dispositif nanofluidique en appliquant une pression externe.
L’équipe de recherche a fabriqué un dispositif nanofluidique avec une feuille de verre mince et flexible sur le dessus et une plaque de verre dur avec de petites structures qui forment des nanocanaux et des sièges de nanovalve sur le fond. En appliquant une pression externe sur la feuille de verre flexible pour ouvrir et fermer la vanne, ils ont réussi à manipuler et à contrôler directement le flux de molécules individuelles en solution. Ils ont également découvert que lorsqu’ils piégeaient des molécules fluorescentes uniques dans le nanoespace à l’intérieur de la valve, la fluorescence des molécules uniques devenait plus brillante. Cela s’est produit parce que le petit espace rendait plus difficile le déplacement aléatoire des molécules individuelles. Le professeur Xu a déclaré que “cet effet de l’amplification du signal de fluorescence pourrait aider à détecter de très petites quantités d’agents pathogènes pour le diagnostic précoce de maladies telles que les cancers et la maladie de Parkinson, sans nécessiter d’équipement coûteux”.
Les résultats de cette étude pourraient constituer une étape importante vers l’assemblage libre de matériaux utilisant des molécules uniques comme blocs de construction en solution. Cette technologie a le potentiel d’être utile dans divers domaines, tels que le développement de médicaments personnalisés pour les maladies rares et la création de meilleurs écrans et batteries. Ses applications sont illimitées.
“Nous avons relevé divers défis en proposant et en promouvant le concept de” chimie régulée par une seule molécule (SMRC) “, où les molécules sont traitées comme des éléments constitutifs et tous les processus impliqués dans les réactions chimiques et biochimiques en solution sont effectués sur une seule molécule. La valve à molécule unique marque la première étape vers l’objectif, qui pourrait un jour révolutionner la chimie, la biologie et la science des matériaux, ainsi que transformer diverses industries », a déclaré le professeur Xu.
