Origami ADN: Techniques innovantes pour la conception de nanostructures et l'ingénierie moléculaire

Par Fouad Sabry

Découvrez le monde de l'origami ADN, une avancée révolutionnaire à l'intersection de la biologie moléculaire et de la nanotechnologie. Ce livre se penche sur la science fascinante de l'utilisation de l'ADN comme matériau de construction pour créer des structures à l'échelle nanométrique, permettant des innovations dans des domaines tels que la nanomédecine, la bio-ingénierie et l'auto-assemblage moléculaire. Que vous soyez étudiant, chercheur ou passionné, ce livre offre des informations précieuses qui amélioreront votre compréhension de ce domaine émergent.

Origami ADN-Apprenez les principes fondamentaux de l'origami ADN, ses méthodes et ses diverses applications en nanotechnologie.

Nanorobotique-Découvrez comment l'origami ADN facilite le développement de nanorobots, remodelant la technologie et la médecine.

Jonction Holliday-Comprenez le rôle crucial des jonctions Holliday dans la recombinaison de l'ADN et les applications de l'origami.

Nanotechnologie de l'ADN-Explorez la puissance de l'ADN en tant que matériau fonctionnel et comment il permet l'auto-assemblage de structures.

Nanotechnologie-Plongez dans le monde plus vaste de la nanotechnologie et le potentiel transformateur des systèmes basés sur l'ADN.

Nadrian Seeman-Découvrez le travail pionnier de Nadrian Seeman, le père de l'origami ADN.

TectoRNA-Comprenez le concept de TectoRNA et comment il élargit le potentiel de l'ADN en nanotechnologie.

Nanochimie-Plongez dans la chimie derrière l'origami ADN et comment elle permet un assemblage moléculaire précis.

Conception d'acide nucléique-Examinez le rôle des acides nucléiques dans l'origami ADN et leur influence sur l'ingénierie moléculaire.

Acide nucléique peptidique-Découvrez l'utilisation des acides nucléiques peptidiques pour améliorer la stabilité et la fonctionnalité de l'origami ADN.

Auto-assemblage moléculaire-Découvrez comment les techniques d'auto-assemblage moléculaire sont essentielles à la construction de structures ADN complexes.

Nanomédecine-Découvrez comment l'origami ADN révolutionne la médecine, offrant des solutions ciblées d'administration de médicaments et de diagnostic.

Origami ARN-découvrez l'origami ARN et comment il ouvre de nouvelles perspectives pour les nanostructures et applications à base d'ARN.

Peptide auto-assemblé-découvrez les systèmes à base de peptides et leur synergie avec l'origami ADN pour les nanostructures avancées.

Niveen Khashab-découvrez le travail de Niveen Khashab et ses contributions au domaine des nanomatériaux à base d'ADN.

Moteur plasmonique à l'échelle nanométrique-comprenez le développement de moteurs plasmoniques à l'échelle nanométrique en utilisant l'origami ADN pour un mouvement de précision.

Biointerface-plongez dans les biointerfaces créées avec l'origami ADN, essentielles pour les biocapteurs et les dispositifs médicaux de nouvelle génération.

Nanobiotechnologie-explorez l'intégration de l'origami ADN dans la nanobiotechnologie, ouvrant de nouvelles possibilités biologiques et médicales.

Administration intracellulaire-découvrez comment l'origami ADN est sur le point de transformer l'administration de médicaments en ciblant précisément les environnements cellulaires.

Acide nucléique sphérique-découvrez les acides nucléiques sphériques et leurs applications dans l’administration de médicaments, le diagnostic et l’imagerie moléculaire.

Nanoruler-découvrez la conception et l’utilisation de nanorulers fabriqués avec de l’ADN origami, permettant des mesures précises au niveau moléculaire.

• Langue: Français
• Éditeur: Un Milliard De Personnes Informées [French]
• Date de sortie: 7 mars 2025

Aperçu du livre

Chapitre 1 :L'origami d'ADN

La création de formes arbitraires bidimensionnelles et tridimensionnelles à l'échelle nanométrique est l'objectif de la technique connue sous le nom d'origami d'ADN, qui consiste à plier l'ADN à l'échelle nanométrique. En raison de la spécificité des interactions qui se produisent entre les paires de bases complémentaires, l'ADN est un bon matériau de construction. Cet avantage est obtenu par la conception de ses séquences de base. Il est possible de former des échafaudages qui maintiennent d'autres molécules en place ou de former des structures par lui-même à l'aide de l'ADN, qui est un matériau bien compris et idéal pour ces deux fins.

Le 16 mars 2006, la couverture de Nature présentait un arrangement d'ADN en origami. Depuis lors, l'origami d'ADN s'est développé au-delà du domaine de l'art et a découvert une variété d'applications, allant des systèmes d'administration de médicaments aux utilisations comme circuits dans les dispositifs plasmoniques. Malgré cela, la majorité des applications commerciales sont encore en phase de conception ou de test.

Au début des années 1980, Nadrian Seeman a été le premier à proposer le concept d'utilisation de l'ADN comme matériau de construction. Paul Rothemund, qui travaillait à l'Institut de technologie de Californie, est celui qui a eu l'idée des techniques d'origami ADN. La nanotechnologie de l'ADN, ainsi que l'origami de l'ADN en tant que sous-ensemble, est une méthode de fabrication ascendante. Cela contraste avec les méthodes de fabrication descendantes conventionnelles, telles que l'impression 3D ou la lithographie, qui consistent à déposer ou à enlever de la matière à l'aide d'un outil. L'ADN est capable de s'auto-assembler dans une large gamme de formes, et cela est rendu possible grâce à la conception logique des sous-unités constitutives du polymère d'ADN. Le pliage d'un long brin unique d'ADN viral (généralement l'ADN génomique de 7 249 pb du bactériophage M13) à l'aide de nombreux brins « agrafes » plus petits est la méthode impliquée dans la construction de l'origami d'ADN. Ces brins plus courts rejoignent les plus grands brins à divers endroits, ce qui aboutit finalement à la construction d'une forme bidimensionnelle ou tridimensionnelle qui a été prédéterminée. Les exemples incluent un visage avec un sourire et une carte approximative de la Chine et des Amériques, en plus d'un grand nombre de structures tridimensionnelles telles que des cubes.

Il existe un certain nombre de caractéristiques de l'ADN qui servent à faire de la molécule un excellent matériau pour la construction de l'origami de l'ADN. Grâce à un processus connu sous le nom d'appariement de bases Watson-Crick, les deux brins d'ADN ont une prédisposition naturelle à se fixer à leurs séquences complémentaires respectives. Cela permet aux brins d'agrafe de localiser leur emplacement sur le brin de l'échafaudage sans avoir besoin d'aucune manipulation externe, ce qui aboutit finalement à l'assemblage de la structure par elle-même.

L'ADN possède un certain degré de programmabilité en raison du fait que son comportement de liaison est déterminé par la séquence exacte des bases qui y ont été disposées. Les scientifiques sont en mesure de diriger avec précision le pliage du brin d'échafaudage dans une forme prédéfinie avec un haut degré de précision lorsqu'ils planifient soigneusement les séquences des brins d'agrafes.

D'un point de vue moléculaire, les structures d'origami de l'ADN plié sont renforcées et stables par les liaisons hydrogène qui existent entre les paires de bases complémentaires les unes des autres. En plus de cela, l'ADN est une molécule très stable, ce qui lui permet de montrer une résistance dans des situations physiologiques.

L'utilisation d'une nanostructure d'origami d'ADN plutôt que d'une nanostructure d'ADN autrement classifiée est avantageuse pour un certain nombre de raisons, dont la facilité avec laquelle les structures finies peuvent être définies. Il peut être peu pratique de créer un nombre incroyablement grand de brins personnalisés pour d'autres nanostructures d'ADN si la structure entière est composée de brins plus petits. En effet, la conception de ces nanostructures peut être difficile à mettre en œuvre. L'utilisation d'unités répétitives est un moyen de contourner la nécessité d'un grand nombre de brins distincts. Cependant, cette approche présente l'inconvénient d'une dispersion des tailles et, dans certains cas, des formes. D'autre part, l'origami d'ADN crée des types distincts de