Biomolécules et Matériaux Nanostructurés

livage@ccr.jussieu.fr

Jacques Livage - Collège de France

www.labos.upmc.fr/lcmcp/newsiterubrique : enseignement

19.12.07

01 44 27 21 84

Spicules d’éponges

Fibres de silice permettant à l’éponge de se fixer au sol

La longueur peut atteindre le mètre

10 cm

gaine de silice autour d’un filament protéique

filament protéique

gaine de silice

Spicule = fibre optique

Nature Materials, juin 2007

Le lanréotide

les fonctions amines sont protonées en milieu légèrement acidedivision en 2 parties aromatique-aliphatique

aromatiques

aliphatiques

octapeptide dicationique

(NH3-(D)Naph-Cys-Tyr-(D)Trp-Lys-Val-Cys-Thr-CONH2

En solution dans l’eaules molécules de lanréotide s’assemblent sous forme de nanotubes

Association de 2 molécules de lanréotide via des liaisons hydrogène

En solution dans l’eaules molécules de lanréotide s’assemblent sous forme de nanotubes

liaisons hydrogène

10

enroulement

liaisons hydrogène NH….O =interactions Tyr-Tyr, Thr-Val et Val-Val

J. Pept. Sci. (2007)

Les nanotubes s ’assemblent en réseau hexagonal

microscopie électronique - cryo-fracture

Formation de mésophases en solution dans l’eau

microscopie optique entre polariseurs croisés

Templates pour la formation de nanotubes de silice

Les fonctions amines catalysent la condensation de la silice à la surface des nanotubes

Si(OEt)4 + 2H2O Si(OH)4 + 4 EtOH SiO2

hydrolyse condensation

TEOS + H2O

lanréotide

48 h

nanofibres de silice

lanréotide

Les nanotubes se forment à l’interface par diffusion lente du lanréotide à travers le TEOS

15

100 nm

1 mm

microscopie électronique

lumière polarisée

Nanotubes de silice

faisceau de fibres

1 µm

longueur plusieurs centimètres

Formation des nanotubes de silice

2 processus simultanésformation des nanotubes de lanréotide

polymérisation de la silice

attraction électrostatique NH3

+ - [SiO(OR)3]- la couche de silice facilite l’allongement du tube de lanréotide

Les nanotubes sont formés de 2 tubes de silice séparés par un tube de lanréotide

24,6 nm

9,9 11,3 13,3 14,7r(nm)

SiO2

‘ endo et ‘ exo ’ template

Nanotubes à double parois

100 nm

MET

Les 2 nanotubes sont indépendants et peuvent glisser

l’un par rapport à l’autre

30 nm50 nm

20

Chaperons moléculaires

Les chaperons moléculaires aident au repliement des protéines en évitant l’agrégation entre domaines hydrophobes

constituées de l’assemblage de sous-unités (HSP) formant deux anneaux superposés

HSP = Heat Shock Proteins

Chaperons moléculaires

vue de dessusvue de côté

≈15nm

constituées de l’assemblage de sous-unités protéiquesformant deux anneaux superposés

R.A. McMillan et al. nature materials 1 (2002) 247

25

HSP60

Cystéine

Groupements ‘ thiols ’ répartis sur un cercle de 9 nm de diamètre

9 nm

Ø = 3 nm Ø = 9 nm

Les nanoparticules d’or viennent se fixer sur les groupements thiols

Fixation sélective selon la taille

Pore particule3 nm 5 nm9 nm 10 nm

3 nm 9 nm

5nmnanoparticules d’or

10 nm

Les chaperons peuvent s’assembler pour former un réseau 2D ordonné

Le canal central est hydrophobe

Shan tang et al. IEEE Trans. Electronic Devices 54 (2007) 433

30

mémoire flash

gate

transistor à effet de champ

source drain

n

p

mémoire flash

affichage

une partie des électrons qui vont de la source au drain

est déviée vers la porte flottante

e-

les électrons retombent par effet tunnel

e-

effacement

+

+

+

Problème insérer des nanoparticules semi-conductrices (PbSe) dans une matrice isolante (SiO2)

Dépôt d’un film de SiO2 sur Si

Immersion dans une solution de PTS

Greffage Si-OH + R

Adsorption des chaperons par le canal central via des interactions ‘ hydrophobe-hydrophobe ’

Réseau 2D de chaperons sur SiO2/Si

réseau de chaperons + nanocristaux réseau de nanocristaux

200°C

O2

MEB MET

Nanocristaux de PbSe

Dispositif MOS

MOS = Métal Oxyde Semiconducteur

Si

35

Schéma de bande du dispositif MOS

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