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Biomolécules et Matériaux Nanostructurés

Biomolécules et Matériaux Nanostructurés. Jacques Livage - Collège de France. livage@ccr.jussieu.fr. 01 44 27 21 84. www.labos.upmc.fr/lcmcp/newsite rubrique : enseignement. 12.12.07. Association de nanoparticules minérales via des biomolécules. E. Katz, I. Willner, 43 (2004) 6042.

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Biomolécules et Matériaux Nanostructurés

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  1. Biomolécules et Matériaux Nanostructurés Jacques Livage - Collège de France livage@ccr.jussieu.fr 01 44 27 21 84 www.labos.upmc.fr/lcmcp/newsite rubrique : enseignement 12.12.07

  2. Association de nanoparticules minérales via des biomolécules

  3. E. Katz, I. Willner, 43 (2004) 6042

  4. Angew. Chem. Int. Ed. 40 (2001) 4128

  5. Les biomolécules servent à relier les nanoparticules minérales fixation nanoparticule inorganique-biomolécule

  6. Les mésocristaux

  7. cristal mesocristal

  8. DHBC = Double Hydrophilic Block Copolymers BaSO4 BaCO3

  9. Couplage direct entre partenaires fonctionalisés par des groupements complémentaires Agent de couplage entre partenaires fonctionalisés Agent de couplage reconnaissant les 2 surfaces

  10. métaux S semi conducteurs NH2 COO- 10 Functional Group

  11. Couplage antigène-anticorps interactions spécifiques antigène-anticorps

  12. virus Antigènes bacterie antigène Anticorps anticorps anticorps L’organisme produit des anticorps pour lutter contre l’agression de corps étrangers (antigène) Reconnaissance spécifique ‘ antigène-anticorps’

  13. anticorps anti-X X X Bovine Serum Albumin Reconnaissance spécifique de X X X X X L’anticorps reconnaît certaines fonctions (épitopes) à la surface de l’antigène X Haptène molécule trop petite pour jouer le rôle d’antigène doit être associée à une protéine (albumine)

  14. Formation d’un complexe très stable biotine Le couple biotine - streptavidine Biotine (vitamine H, B1) coenzyme Avidine : glycoprotéine du blanc d’oeuf

  15. + anti-corps antigène (haptène) S. Mann et al. Adv. Mater. 11 (1999) 449 S. Mann et al. Adv. Mater. 12 (2000) 147 Biologically Programmed Nanoparticle Assembly Assemblage 2D ou 3D de nanoparticules métalliques

  16. + 15 Fonctionalisation de nanoparticules d’or via la formation de liaisons Au-S Fixation des anticorps Association via un agent de couplage

  17. IgE Au Agent de couplage haptène Greffage d’anticorps anti-DNP sur les particules métalliques Précipitation quand on ajoute l’agent de couplage antigène = DiNitroPhénol anti-corps = IgE anti-DNP

  18. + Greffage d’anti-corps sur les nanoparticules d ’or (12 nm) Addition de l’agent de couplage dispersion colloïdale rose stable pendant plusieurs semaines Les IgE empêchent l’agrégation agrégation précipité pourpre

  19. Association de nanoparticules cylindriques ≠ sphériques

  20. 1 2 IgE anti-DNP NO2 NO2 Greffage de 2 anticorps différents IgG anti-biotine Agent de couplage

  21. Ag Au Ag Au Au Ag 20 même opération avec 2 systèmes différents précipité noir

  22. Le couplage permet d’associer les nanoparticules mais ne conduit pas à des systèmes ordonnés Associations Au-Ag Associations Au-Au

  23. 2007 Nanotubes peptidiques et matériaux nanostructurés

  24. 20 acides aminés

  25. 25

  26. Liaison peptidique

  27. polypeptide Structure primaire

  28. Structure primaire Structure secondaire

  29. Structure des peptides 30

  30. Nanotubes peptidiques

  31. Auto-assemblages entre peptides

  32. E. Gazit, Chem. Soc. Rev. 36 (2007) 1263

  33. 35 Formation de nanotubes à partir de peptides cycliques s’empilent pour former des nanotubes

  34. liaisons hydrogène liaisons hydrogène liaisons hydrogène Reza Ghadiri et al. Nature 366 (1993) 324 assemblage d’acides aminés ‘droit’ et ‘gauche’

  35. vue le long de l’axe c vue le long de l’axe a

  36. Artificial transmembrane ion channels from self-assembling peptide nanotubes Reza Ghadiri et al. Nature 369 (1994) 301 Canaux trans membranaires pour le transport des ions

  37. D-Alanine + L-Glutamine

  38. glutamine phénylalanine 40

  39. auto-assemblage auto-assemblage auto-assemblage nanotubes assemblage d ’acides aminés ‘ droit ’ et ‘ gauche ’

  40. + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + - + - + Formation de nanotubes à partir de peptides linéaires séquences alternées d’acides aminés négatifs et positifs attractions électrostatiques

  41. lysine arginine ac. glutamique ac. aspartique - + + - négatif (COO)- positif (NH3)+

  42. alanine ac. aspartique surface supérieure hydrophile COO- COO- EAK16-I CH3 CH3 CH3 surface inférieure hydrophobe - - - - - - - - + + + + + + + hydrophile hydrohobe Peptides ‘ Lego ’ feuillets b

  43. - - - - - - - - + + + + + + + hydrophile hydrohobe 45 En milieu aqueux les peptides s’organisent en fibrilles

  44. Rôle des groupements aromatiques Formation de nanotubes via les interactions p-p

  45. 100 nm Auto-assemblage de la diphénylalanine en nanotubes MET MET AFM

  46. diphénlyl alanine alanine glycine diphénlyl glycine

  47. 100 nm cystéine Cys

  48. SH Ponts S = S f f Interactions p-p 50 deux types d’interactions orthogonales

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