Conception de gènes artificiels inspirés des cellules pour des matériaux auto-déployants innovants

ParisDes chercheurs de l'École d'ingénierie Samueli de l'UCLA et de l'Université de Rome Tor Vergata ont développé des « gènes artificiels » qui reproduisent la façon dont les cellules biologiques construisent des structures. Ces gènes sont conçus pour former des structures auto-assemblantes en suivant une séquence précise, offrant une nouvelle méthode pour créer des matériaux biomoléculaires. L'étude, dirigée par la professeure Elisa Franco et publiée dans Nature Communications, démontre comment ces gènes artificiels se coordonnent pour fabriquer des matériaux utilisables de diverses manières, notamment des tubes d'ADN à l'échelle nanométrique et d'autres biomatériaux.

Cette recherche a de nombreuses applications futures. En médecine, elle pourrait favoriser la création de tissus ou d'organes artificiels capables de se développer de manière autonome à l'intérieur du corps, ce qui serait crucial pour la guérison et le remplacement des parties du corps. En biotechnologie, les entreprises pourraient utiliser ces matériaux pour concevoir des systèmes avancés de délivrance de médicaments, où la manière dont les matériaux se décomposent est tout aussi importante que leur assemblage. Les mêmes concepts pourraient également aider à créer des matériaux intelligents qui adaptent leur fonctionnement en réponse aux changements de leur environnement.

Le système est extrêmement adaptable. Au lieu de simplement augmenter le nombre de molécules pour complexifier l'ensemble, il utilise le timing des instructions moléculaires. Cela pourrait révolutionner la conception de matériaux en permettant de créer différentes structures à partir d'un nombre limité de composants, uniquement en ajustant l'ordre et le moment de l'activation des gènes. Cette approche peut être amplifiée et pourrait avoir un impact significatif sur la biologie synthétique.

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Maîtriser l'assemblage et le démontage des matériaux présente des avantages considérables pour une production durable. Ce contrôle précis permet de diminuer les déchets en réutilisant les mêmes éléments à des fins diverses. Les recherches démontrent que les matériaux peuvent être utilisés pour de multiples applications, réduisant ainsi la nécessité en matières premières et profitant à la fois à l'économie et à l'environnement.

Cette technologie est utilisée de manière innovante en biologie et en science des matériaux. Les chercheurs peuvent créer et décomposer des structures à l'aide de tuiles d'ADN, guidés par des signaux ARN spécifiques. Ce niveau de contrôle pourrait bientôt rendre la biologie synthétique cruciale dans des domaines tels que la santé et la fabrication.

Cette étude enrichit notre compréhension de l'ingénierie génétique et indique qu'elle pourrait transformer notre manière de produire des biens et de traiter des maladies à l'avenir. Le soutien de groupes influents, tels que le département de l'Énergie des États-Unis et des organisations européennes, démontre l'intérêt mondial et les répercussions potentielles de cette recherche.