Créées sous la réaction des nanoparticules d’argent avec de l’acide chloroaurique dans de l’eau bouillante, les nanocages sont des nanoparticules poreuses et creuses de taille variant de 10 à plus de 150 nm. Dans une nouvelle étude, des chercheurs de Tokyo Tech ont découvert qu’une nouvelle nanocage de ferritine hybride avec des résidus d’histidine absorbe plus de 1.5 fois d’ions métalliques. Cette découverte pourrait aider améliorer l’efficacité de la catalyse dans la production d’alcool.
D’après les résultats, les chercheurs suggèrent que les bionanocages hybrides pourraient catalyser de manière efficace des réactions. Cela permettrait d’obtenir des produits de grand intérêt sur le plan industriel. Les polymères biologiques peuvent s’autoassembler de manière spontanée en une architecture complexe ressemblant à de plus petits vaisseaux appelés nano-cages.
La plupart des efforts qui visent à accroitre l’absorption d’ions métalliques dans la ferritine ont donné lieu à des cages peu stables. Il faut donc une conception efficace pour que « l’invité » puisse bien s’intégrer dans la cage.
Une amélioration conséquente de la production ?
L’équipe a implanté des mutations spécifiques au sein de la nanocage de ferritine. Cela a intensifié son absorption du complexe d’iridium (IrCp). Cette dernière est un catalyseur indispensable dans la production de l’alcool. Il est utilisé dans les industries pharmaceutique, chimique et alimentaire.
Les scientifiques ont utilisé l’acide aminé histidine pour permuter deux résidus, l’arginine et l’acide aspartique, pour créer les mutants R52H et D38H. De façon impressionnante, la taille de la cage n’a pas été atteinte par ces changements.
L’ajout de l’IrCp aux mutants a montré que le R52H était en mesure d’intégrer 1,5 fois plus d’atomes d’iridium que la cage vierge. Mais le plus étonnant est que le mutant D38H se comportait typiquement comme celle qui est vierge.
Mais pourquoi l’effet est le même au niveau des deux mutants ? Le professeur affirme que ce n’est pas uniquement la présence de résidu (l’histidine), mais son emplacement qui est crucial dans la détermination de l’efficacité de l’absorption dans la cage. L’utilisation de nouvelles cages catalytiques a permis d’atteindre un taux de production d’alcool élevé de 88% par les chercheurs.
Les bionanocages hybrides en tant que catalyseurs fiables
Pour d’autres applications catalytiques dans l’industrie, ces résultats permettraient de créer de nouveaux mutants de la ferritine avec une absorption sélective de molécules.
Le professeur Takafumi Ueno de Tokyo Tech a expliqué que la présence d’acides aminés de coordination dans la cage améliorait l’activité de l’iridium. Trouver le résidu approprié pourrait alors grandement améliorer le rendement.
Par ailleurs, les bionanocages hybrides se sont révélés particulièrement stables. Cela pourrait signifier qu’ils pourraient être utilisés comme catalyseurs viables dans des applications industrielles.
SOURCE : MIRAGENEWS