Chercheurs de l’Université de Caroline du Nord ont créé des robots mous microscopiques en forme de fleurs qui peuvent changer de forme et de comportement en réponse à leur environnement, tout comme le font les organismes vivants. Ces minuscules « fleurs d’ADN » sont fabriquées à partir de cristaux spéciaux formés en combinant de l’ADN et des matériaux inorganiques. Ils peuvent se plier et se déplier de manière réversible en quelques secondes, ce qui en fait l’un des matériaux les plus dynamiques jamais développés à si petite échelle.
L’ADN de chaque fleur agit comme un petit programme informatique, lui indiquant comment se déplacer et réagir au monde qui l’entoure. Lorsque l’environnement change, par exemple lorsque l’acidité augmente ou diminue, la fleur peut s’ouvrir, se fermer ou déclencher une réaction chimique. Cela signifie que ces robots basés sur l’ADN pourraient un jour effectuer eux-mêmes des tâches, depuis la livraison de médicaments jusqu’à la dépollution.
« Les gens adoreraient avoir des capsules intelligentes qui activeraient automatiquement le médicament lorsqu’il détecterait une maladie et s’arrêterait lorsqu’il serait guéri. En principe, cela pourrait être possible avec nos matériaux métamorphes », a déclaré le Dr Ronit Freeman, auteur principal et correspondant de l’article et directeur du Freeman Lab à l’UNC. « À l’avenir, des fleurs à forme changeante, avalables ou implantables, pourraient être conçues pour administrer une dose ciblée de médicaments, effectuer une biopsie ou éliminer un caillot sanguin. »
L’idée a été inspirée par des processus naturels tels que le déploiement des pétales de fleurs, le battement des coraux et la formation de tissus dans les organismes vivants. Les chercheurs voulaient imiter ces comportements complexes dans des matériaux artificiels, un défi qui a longtemps déconcerté les scientifiques travaillant à des échelles microscopiques.
« Nous nous inspirons des conceptions de la nature, comme les fleurs qui s’épanouissent ou la croissance des tissus, et les traduisons en une technologie qui pourrait un jour penser, bouger et s’adapter par elle-même », a déclaré Freeman.
La clé de leur succès réside dans la façon dont l’ADN est disposé à l’intérieur des cristaux en forme de fleur. Lorsque le milieu environnant devient plus acide, des parties de l’ADN se replient étroitement, provoquant la fermeture de la fleur. Lorsque les conditions reviennent à la normale, l’ADN se relâche et les pétales s’ouvrent à nouveau. Ce mouvement simple mais puissant peut être utilisé pour contrôler des réactions chimiques, transporter et libérer des molécules ou interagir avec des cellules et des tissus.
Bien que la technologie en soit encore à ses premiers tests, l’équipe envisage des utilisations futures passionnantes. Un jour, ces fleurs d’ADN pourraient être injectées dans le corps, où elles se déplaceraient jusqu’à une tumeur. Une fois là-bas, l’acidité de la tumeur pourrait provoquer la fermeture des pétales, libérant un médicament ou prélevant un minuscule échantillon de tissu. Lorsque la tumeur disparaîtrait, les fleurs se rouvriraient et se désactiveraient, prêtes à réagir à nouveau si la maladie réapparaissait.
Au-delà de la médecine, ces matériaux intelligents pourraient être utilisés pour nettoyer les catastrophes environnementales, en libérant des agents de nettoyage dans l’eau polluée, puis en se dissolvant sans danger une fois le travail terminé. Ils pourraient même stocker d’énormes quantités d’informations numériques, jusqu’à deux mille milliards de gigaoctets dans une simple cuillère à café, offrant ainsi un moyen plus écologique et plus efficace de stocker, lire et écrire des données à l’avenir.
Cette percée marque une étape majeure vers des matériaux capables de détecter et de réagir à leur environnement, comblant ainsi le fossé entre les systèmes vivants et les machines.
Le document de recherche est disponible en ligne sur Nature Nanotechnologie à: https://www.nature.com/articles/s41565-025-02026-8
Gabriella Neyman
Université de Caroline du Nord à Chapel Hill
gmneyman@unc.edu
Foire aux questions
Quelle est la fonction principale des micro-pinces auto-repliables développées dans le cadre de la recherche ?
Les micro-pinces auto-pliantes peuvent changer de forme et saisir des objets en réponse à la chaleur et aux champs magnétiques, ce qui les rend utiles pour une manipulation précise dans diverses applications.
Comment les matériaux utilisés dans les micropinces réagissent-ils aux stimuli externes ?
Les matériaux sont conçus pour réagir à la température et aux champs magnétiques, leur permettant de se plier et de se déplier automatiquement, ce qui permet un mouvement programmable.
Quelles applications potentielles ont ces micro-pinces auto-repliables ?
Ces micro-pinces pourraient être utilisées dans des domaines tels que la robotique, la médecine et la science des matériaux pour des tâches nécessitant une manipulation délicate ou la manipulation de petits objets.
