Une nouvelle nanotechnologie permettra une production de courant électrique «saine» à l’intérieur du corps humain, rapportent des chercheurs –

L’étude a été dirigée par le professeur Ehud Gazit de la Shmunis School of Biomedicine and Cancer Research de la Wise Faculty of Life Sciences, du Département des sciences et de l’ingénierie des matériaux de la Fleischman Faculty of Engineering et du Center for Nanoscience and Nanotechnology, avec ses l’équipe du laboratoire, le Dr Santu Bera et le Dr Wei Ji.

Des chercheurs de l’Institut Weizmann et d’un certain nombre d’instituts de recherche en Irlande, en Chine et en Australie ont également participé à l’étude. À la suite de leurs découvertes, les chercheurs ont reçu deux subventions ERC-POC visant à utiliser la recherche scientifique de la subvention ERC que Gazit avait précédemment remportée pour la technologie appliquée. La recherche a été publiée dans la revue Communication Nature.

Le professeur Gazit, qui est également directeur fondateur du BLAVATNIK CENTER for Drug Discovery, explique : « Le collagène est la protéine la plus répandue dans le corps humain, constituant environ 30% de toutes les protéines de notre corps. C’est un matériau biologique avec une structure hélicoïdale et une variété de propriétés physiques importantes, telles que la résistance mécanique et la flexibilité, qui sont utiles dans de nombreuses applications.Cependant, comme la molécule de collagène elle-même est grande et complexe, les chercheurs recherchent depuis longtemps une molécule minimaliste, courte et simple qui est basé sur le collagène et présente des propriétés similaires.Il y a environ un an et demi, dans le journal Matériaux naturels, notre groupe a publié une étude dans laquelle nous avons utilisé des moyens nanotechnologiques pour concevoir un nouveau matériau biologique répondant à ces exigences. Il s’agit d’un tripeptide – une molécule très courte appelée Hyp-Phe-Phe composée de seulement trois acides aminés – capable d’un simple processus d’auto-assemblage pour former une structure hélicoïdale semblable au collagène qui est flexible et possède une résistance similaire à celui du titane métallique. Dans la présente étude, nous avons cherché à examiner si le nouveau matériau que nous avons développé présente une autre caractéristique qui caractérise le collagène : la piézoélectricité. La piézoélectricité est la capacité d’un matériau à générer des courants électriques et une tension à la suite de l’application d’une force mécanique, ou vice versa, à créer une force mécanique à la suite d’une exposition à un champ électrique.

Dans l’étude, les chercheurs ont créé des structures nanométriques du matériau fabriqué et, à l’aide d’outils nanotechnologiques avancés, leur ont appliqué une pression mécanique. L’expérience a révélé que le matériau produit effectivement des courants électriques et des tensions en raison de la pression. De plus, de minuscules structures de quelques centaines de nanomètres seulement ont démontré l’un des plus hauts niveaux de capacité piézoélectrique jamais découvert, comparable ou supérieur à celui des matériaux piézoélectriques couramment trouvés sur le marché d’aujourd’hui (dont la plupart contiennent du plomb et ne sont donc pas adaptés aux applications médicales) .

Selon les chercheurs, la découverte d’une piézoélectricité de cette ampleur dans un matériau nanométrique est d’une grande importance, car elle démontre la capacité du matériau fabriqué à servir de sorte de petit moteur pour de très petits appareils. Ensuite, les chercheurs prévoient d’appliquer des méthodes de cristallographie et de mécanique quantique computationnelle (théorie fonctionnelle de la densité) afin d’acquérir une compréhension approfondie du comportement piézoélectrique du matériau et ainsi permettre l’ingénierie précise des cristaux pour la construction de dispositifs biomédicaux.

Le professeur Gazit ajoute : « La plupart des matériaux piézoélectriques que nous connaissons aujourd’hui sont des matériaux toxiques à base de plomb, ou des polymères, ce qui signifie qu’ils ne sont pas respectueux de l’environnement et du corps humain. Notre nouveau matériau, cependant, est entièrement biologique et donc adapté pour des utilisations dans le corps. Par exemple, un appareil fabriqué à partir de ce matériau peut remplacer une batterie qui fournit de l’énergie aux implants comme les stimulateurs cardiaques, bien qu’il doive être remplacé de temps en temps. ou tout autre mouvement qui se produit régulièrement dans le corps – chargera l’appareil en électricité, ce qui activera l’implant en continu.”

Maintenant, dans le cadre de leurs recherches en cours, les chercheurs cherchent à comprendre les mécanismes moléculaires du matériau modifié dans le but de réaliser son immense potentiel et de transformer cette découverte scientifique en technologie appliquée. A ce stade, l’accent est mis sur le développement de dispositifs médicaux, mais le professeur Gazit souligne que “les matériaux piézoélectriques respectueux de l’environnement, tels que celui que nous avons développé, ont un potentiel énorme dans un large éventail de domaines car ils produisent de l’énergie verte en utilisant des force qui est utilisée de toute façon. Par exemple, une voiture roulant dans la rue peut allumer les lampadaires. Ces matériaux peuvent également remplacer les matériaux piézoélectriques contenant du plomb qui sont actuellement largement utilisés, mais qui soulèvent des inquiétudes quant à la fuite de métal toxique dans l’environnement.”

Source de l’histoire :

Matériel fourni par Université de Tel-Aviv. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.