Confinement d'un canal ionique biologique dans un nanotube de carbone : approche multi-échelle de systèmes hybrides bio-inspirés pour la nanofiltration et l'ionotronique – CANELONI

L’objectif de ce projet est d'étudier le confinement d'un peptide canal ionique biologique, la gramicidine (gA), dans des nanotubes de carbone (NTC) et de mesurer l'impact de ce confinement sur les propriétés de transport ionique d'une membrane et d'un dispositif nanofluidique réalisés à partir de NCT. L'intérêt est double. Premièrement, il cherche à prouver pour la première fois de façon expérimentale qu’il est possible, si les dimensions du NTC hôte sont adaptées, que la conformation hélicoïdale de la gA qui lui confère une perméabilité et une sélectivité ioniques uniques dans les conditions biologiques peut être conservée lors du confinement. Deuxièmement, il vise à démontrer que ce système artificiel bio-inspiré peut être utile dans les domaines i) de la nanofiltration (e.g. membranes de dessalement d’eau ou de production d'énergie bleue) et ii) de l’ionotronique (e.g. détection de molécules uniques ou neurones artificiels). Le confinement de gA sera étudié en utilisant des NTC de diamètre adapté et suivi par DRX, diffusion des Neutrons, spectroscopie µ-Raman, MEB, MET, XPS et Sorption d'eau. Nous utiliserons des gA naturelles et synthétiques, qui seront soit marquées au fluor pour une détection plus facile, soit agrafées pour bloquer leur conformation hélicoïdale. Ces expériences seront accompagnées d'études numériques de modélisation moléculaire et d'analyse spectrale. En parallèle, nous imprégnerons avec nos gA des membranes faites de NTC alignés verticalement et mesurerons leurs propriétés ioniques en utilisant divers électrolytes. L'impact de la concentration ionique et du pH sera pris en compte. Ces mêmes électrolytes seront utilisés pour mesurer l'impact du confinement de la gA sur les propriétés ioniques de dispositifs nanofluidiques faits d'un CNT unique. Ce projet ambitieux s'appuie sur des partenaires dont l'expertise les domaines requis est reconnue et qui ont déjà démontré la faisabilité de ce projet par des études préliminaires.