Per la prima volta, un insieme di migliaia di nano-macchine in grado di produrre un movimento di contrazione coordinato che si estende fino a una decina di micrometri, come i movimenti delle fibre muscolari, è stato sintetizzato da un team del CNRS dell'Institut Charles Sadron. Questo lavoro innovativo, guidato da Nicolas Giuseppone, professore all'Università di Strasburgo, e coinvolgendo ricercatori del Laboratoire de Matière et Systèmes Complexes (CNRS/Université Paris Diderot), fornisce una validazione sperimentale di un approccio biomimetico che è stato concettualizzato da alcuni anni nel campo delle nanoscienze.
Questa scoperta apre prospettive per una moltitudine di applicazioni in robotica, nelle nanotecnologie per l'archiviazione delle informazioni, in campo medico per la sintesi di muscoli artificiali o nella progettazione di altri materiali che incorporano nano-macchine (dotati di nuove proprietà meccaniche). Questo lavoro è stato pubblicato nella versione on-line della rivista Angewandte Chemie Edizione Internazionale .
La natura produce numerose macchine conosciute come "molecolari". Assemblaggi altamente complessi di proteine, sono coinvolti in funzioni essenziali degli esseri viventi come il trasporto di ioni, la sintesi di ATP (la "molecola energetica"), e divisione cellulare. I nostri muscoli sono quindi controllati dal movimento coordinato di queste migliaia di nano-macchine proteiche, che funzionano solo individualmente su distanze dell'ordine di un nanometro. Però, quando combinati a migliaia, tali nano-macchine amplificano questo movimento telescopico fino a raggiungere la nostra scala e lo fanno in maniera perfettamente coordinata. Anche se negli ultimi anni i chimici di sintesi hanno compiuto passi da gigante nella produzione di nanomacchine artificiali (le cui proprietà meccaniche sono di crescente interesse per la ricerca e l'industria), il coordinamento di molte di queste macchine nello spazio e nel tempo è rimasto finora un problema irrisolto.
Non più:per la prima volta, Il team di Giuseppone è riuscito a sintetizzare lunghe catene polimeriche che incorporano, tramite legami supramolecolari (1), migliaia di nanomacchine ciascuna in grado di produrre un movimento telescopico lineare di circa un nanometro. Sotto l'influenza del pH, i loro movimenti simultanei consentono all'intera catena polimerica di contrarsi o estendersi per circa 10 micrometri, amplificando così il movimento di un fattore 10, 000, secondo gli stessi principi di quelli utilizzati dai tessuti muscolari. Misure precise di questa impresa sperimentale sono state eseguite in collaborazione con il team guidato da Eric Buhler, un fisico specializzato nella diffusione delle radiazioni presso il Laboratoire Matière et Systèmes Complexes (CNRS/Université Paris Diderot).
Questi risultati, ottenuti utilizzando un approccio biomimetico, potrebbe portare a numerose applicazioni per la progettazione di muscoli artificiali, micro-robot o lo sviluppo di nuovi materiali che incorporano nano-macchine dotate di nuove proprietà meccaniche multiscala.
