Des faux-cils pour embellir les nanotechnologies

Les cilscils ne se résument pas seulement aux poils attachés aux paupières. Leur diversité est bien plus vaste. À l'échelle subcellulaire, ils correspondent à de longues structures fines et flexibles retrouvées en surface des cellules chez beaucoup d'organismes, aussi bien les humains que les êtres unicellulaires. Ce sont des saillies de la membrane plasmiquemembrane plasmique dont le maintien est assuré par des protéinesprotéines intracellulaires (la tubuline) qui forment de longs tubes.

Les cils se caractérisent par leur souplesse et se divisent en deux grandes catégories :

• les cils motiles, capables de ressentir ou d'exercer des forces mécaniques pour favoriser un mouvementmouvement ou une locomotion ;
• les cils primaires, qui captent et reconnaissent certaines moléculesmolécules de leur environnement.

Alors que les premiers sont par exemple retrouvés chez des bactériesbactéries pour les aider à se déplacer dans un milieu aqueuxaqueux, ou dans la cochlée de l'oreille humaine, les seconds sont notamment retrouvés chez l'homme au niveau des organes de l’odorat ou de la vision.

Des scientifiques du Materials Research Science and Engineering Center for Response-Driven Polymeric Films de l'université du Mississippi du Sud ont tenté de recréer ces structures multifonctions de manière artificielle. « Notre intérêt est de développer des matériaux qui possèdent des réponses multi-niveau, indique Marek W. Urban, l'un des chercheurs. Je crois que c'est le futur de la science et concevoir cela va aboutir à des technologies futures. »

Les cils changent de morphologie après l'application de conditions environnementales différentes (température, pH, ultraviolets), de manière réversible. © Advanced Functional Materials

Modifications de formes et de couleurs

Décrit dans le journal Advanced Functional Materials, un matériaumatériau de ce type a vu le jour dans leur laboratoire. Trois polymèrespolymères ont été utilisés pour synthétiser par émulsionémulsion un copolymère du doux nom de poly (2-(N,N-diméthylamino) éthyl méthacrylate-co-n-butyl acrylate-co-N,N-(diméthylamino) azobenzene acrylamideacrylamide) ou un peu plus simplement p(DMAEMA/nBA/DMAAZOAm). Le mécanisme de coalescencecoalescence a fait ensuite naître des cils en surface du copolymère.

Les propriétés du matériau ont ensuite été testées face à différents paramètres. L'observation du copolymère au microscope optiquemicroscope optique a permis de montrer que l'applicationapplication d'un changement de température, d'un changement de pH ou de rayonnements ultravioletsultraviolets modifie la morphologiemorphologie des cils, qui se plient. Au niveau moléculaire, le copolymère adopte une conformationconformation différente en fonction du stimulus, alternant les formes cis et trans. Ces modifications, qui varient également en fonction de la source de la stimulationstimulation (gauche ou droite), sont totalement réversibles si l'on applique à nouveau les conditions initiales.

De plus, la couleur du copolymère varie aussi en fonction de la stimulation. Alors qu'à pH 8 le matériau est jaune, la diminution du pH confère une couleur rouge voire violette. Une excitation du copolymère par des ultraviolets entraîne l'émissionémission d'une fluorescence, mais dont la couleur varie elle aussi en fonction du pH, variant du vert au bleu ou au violet.

D'après les inventeurs, les applications seraient nombreuses. Il serait par exemple imaginable de développer des senseurssenseurs qui détecteraient des toxinestoxines, des droguesdrogues ou des substances volatiles comme l'oxygèneoxygène ou le monoxyde de carbonemonoxyde de carbone, et qui l'indiqueraient par un changement de forme ou de couleur.