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Bionanotechnologies : des écrans flexibles à base d’ADN

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Écrans de télévision ou d'ordinateurs, smartphones, tablettes : aujourd'hui les affichages électroniques sont partout et les utilisateurs attendent des dispositifs portables toujours plus pratiques. Pour répondre à cette demande, des chercheurs israéliens ont trouvé une solution originale reposant sur la bionanotechnologie. Ils ont en effet assemblé des molécules hybrides peptides-ADN pour former des structures en double hélice.

Alors que les constructeurs se bousculent pour présenter leurs innovations en matière d'écrans souples, des chercheurs israéliens proposent une nouvelle méthode de mise en œuvre, plus économique et propre, basée sur la bionanotechnologie. © LG Display

Dans un article publié dans Nature Nanotechnology, des chercheurs de l'université de Tel Aviv (Israël), proposent de développer un nouveau type d'écrans qui soient à la fois minces, légers, transparents, pliables et respectueux de l'environnement. Ils seraient réalisés à base d'une structure hybride ADN/peptide. En effet, les écrans classiques sont constitués de plusieurs couches de matériaux rigides. L'idée des chercheurs israéliens est d'exploiter le potentiel de la bionanotechnologie pour émettre toute la gamme des couleurs dans une unique couche de matériau pliable. De quoi réduire de manière importante, les coûts de production.

Rappelons que l'objectif de la bionanotechnologie est de construire des objets inertes à partir de composés propres au vivant ou même d'organismes vivants. Les peptides et l'ADN font partie du bagage chimique de toute cellule vivante. C'est pourquoi ils intéressent la bionanotechnologie qui propose de les utiliser pour créer de nouveaux systèmes présentant des propriétés hors de portée de matériaux inorganiques comme les plastiques ou les métaux. Ainsi, l'ADN peut, par exemple, être utilisé non pas comme porteur d'un code génétique mais plutôt comme un fil de construction. Malléable à souhait, il peut en effet servir de guide pour créer des objets à l'échelle nanométrique.

Les chercheurs de l'université de Tel Aviv ont assemblé des molécules hybrides peptides-ADN pour former des structures en double hélice, naturellement fluorescentes. © Caroline Davis, Flickr, DR

Les chercheurs de l'université de Tel Aviv ont assemblé des molécules hybrides peptides-ADN pour former des structures en double hélice, naturellement fluorescentes. © Caroline Davis, Flickr, DR

Les PNA, des molécules qui s'auto-assemblent

Dans le cadre de leur étude, les chercheurs israéliens ont testé différentes combinaisons de peptides. Grâce à l'incorporation de brins d'ADN, ces polymères d'acides aminés, petits fragments de protéines, se sont auto-assemblés pour former des structures moléculaires uniques. « Nous nous sommes concentrés sur les PNA [le terme PNA (Peptide Nucleic Acid) est un clin d'œil au terme ADN ou DNA pour Deoxyribonucleic Acid en anglais, NDLR] des molécules synthétiques hybrides peptides-ADN. Nous avons imaginé et synthétisé différentes séquences de PNA et essayé de construire des structures nanométriques à partir de ces bases », explique Or Berger, doctorant à l'université de Tel Aviv.

Les chercheurs ont pu vérifier, par microscopie électronique et cristallographie à rayons X, que trois des molécules ainsi synthétisées étaient capables de s'auto-assembler en quelques minutes seulement pour former des structures ordonnées. Leur aspect rappelle celui de la double hélice d'ADN. Les structures présentent par ailleurs des caractéristiques propres aux peptides.

Les chercheurs se sont alors demandé si ces structures étaient capables de se lier avec des colorants fluorescents spécifiques de l'ADN. Mais, à leur grande surprise, les structures synthétisées étaient en fait... naturellement fluorescentes. Elles émettaient même toute la palette des couleurs. Les chercheurs israéliens ont, de plus, pu observer une émission lumineuse en réponse à un stimulus électrique. De quoi transformer leurs structures à base de PNA en candidates parfaites pour la mise en œuvre de dispositifs opto-électroniques tels des écrans flexibles.

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