11

Les bionanotechnologies; Les bionanotechnologies; c’est quoi?c’est quoi?

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Qu’est-ce que les Qu’est-ce que les nanotechnologies?nanotechnologies?

• Science et technologie des objetsScience et technologie des objets, , des matériaux et des phénomènes des matériaux et des phénomènes à très petite échelle (nm : 1x10à très petite échelle (nm : 1x10--

99m).m).

– Les propriétés des matériaux sont Les propriétés des matériaux sont différents!!! différents!!!

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Les nanotechnologies et la Les nanotechnologies et la NatureNature

• Le gecko: liaisons de Van der Waals, liaisons très Le gecko: liaisons de Van der Waals, liaisons très faibles faites de millions de points d’adhérence.faibles faites de millions de points d’adhérence.

• Les moules: adhésif sous-marin puissant.Les moules: adhésif sous-marin puissant.

• Le lotus: structure des feuilles Le lotus: structure des feuilles qui fait perler l’eau à vitesse élevée qui fait perler l’eau à vitesse élevée et entraîne la saleté. et entraîne la saleté.

• La photosynthèse: le processus La photosynthèse: le processus le plus sophistiqué à l’échelle atomique. le plus sophistiqué à l’échelle atomique.

• Le ribosome: autoassemblage des acides Le ribosome: autoassemblage des acides aminés.aminés.

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Pourquoi la Pourquoi la nanobiotechnologie?nanobiotechnologie?

• La cellule, étant un assemblage La cellule, étant un assemblage naturel de nanostructures naturel de nanostructures biologiquement fonctionnelles, elle biologiquement fonctionnelles, elle inspire plusieurs applications qui inspire plusieurs applications qui serviront les Sciences de la vie.serviront les Sciences de la vie.

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NanobiotechnologieNanobiotechnologie

La nanobiotechnologie rallie les sciences La nanobiotechnologie rallie les sciences du vivant aux nanotechnologies. du vivant aux nanotechnologies.

éléments biologiques + nanomatériaux éléments biologiques + nanomatériaux

développement développement

applications/ diagnostic médical/ surveillance applications/ diagnostic médical/ surveillance environnementale et agroalimentaireenvironnementale et agroalimentaire

66

L’échelle du L’échelle du nanomonde…nanomonde…

Le nanomLe nanomèètretre ou milliardi ou milliardièème de mme de mèètre (10tre (10-9-9m)m)

Dans un nanomDans un nanomèètre, il y a juste assez de place pour quatre tre, il y a juste assez de place pour quatre atomes.atomes.

Combien de nanomCombien de nanomèètres?tres?   

  

Virus de l'influenza : 100 Un cheveu : 100 000Une mine de crayon :

un million!

77

Le nanomonde…Le nanomonde……ou quand …ou quand ll’’infiniment petit changerainfiniment petit changerade plus en plus nos viesde plus en plus nos vies  !!

• Des peintures inusablesDes peintures inusables• Des ordinateurs moléculairesDes ordinateurs moléculaires• Des médicaments délivrés à la cible Des médicaments délivrés à la cible

((http://video.telequebec.tv/video/7909))

• Des implants qui restaurent l'ouïe et la vueDes implants qui restaurent l'ouïe et la vue• Des robots qui patrouillent le corps humain Des robots qui patrouillent le corps humain

en permanence à la recherche de cellules en permanence à la recherche de cellules malades malades  ((http://www.youtube.com/watch?v=fCSOdQK5PIY))

• Etc.Etc.

88

Au Québec, réussites dans Au Québec, réussites dans plusieurs secteursplusieurs secteurs

• SantéSanté– Ex.: Ex.: Des nanoparticules composées d’une Des nanoparticules composées d’une

protéine issue d’un virus s’attaquant à la protéine issue d’un virus s’attaquant à la papaye fouettent le système immunitairepapaye fouettent le système immunitaire

• Électronique:Électronique:– Ex.:Ex.: capteurs pour la détection rapide de capteurs pour la détection rapide de

bactéries nuisibles dans l’eau potablebactéries nuisibles dans l’eau potable• Matériaux industrielsMatériaux industriels

– Ex.: mélangé au béton, des nanopoudres de Ex.: mélangé au béton, des nanopoudres de verre provenant de déchets recyclés verre provenant de déchets recyclés améliorent la performance du bétonaméliorent la performance du béton

Source:Source: http://www.nanoquebec.ca/fr/les-nanos-par-http://www.nanoquebec.ca/fr/les-nanos-par-secteurs.phpsecteurs.php

99

On utilise quoi?On utilise quoi?

1010

On utilise quoi?On utilise quoi?

• BiomoléculesBiomolécules

• Quantum dotsQuantum dots

• LiposomesLiposomes

• VirusVirus

• Nanotubes de carboneNanotubes de carbone

• Surfaces nanostructuréesSurfaces nanostructurées

• Etc.Etc.

1111

Matériaux pour la Matériaux pour la nanobiotechnologienanobiotechnologie

• Les Les biomoléculesbiomolécules utilisées en utilisées en nanobiotechnologies sont toutes issues de nanobiotechnologies sont toutes issues de la connaissance du la connaissance du vivantvivant..– AnticorpsAnticorps– EnzymesEnzymes– Acides nucléïquesAcides nucléïques– ProtéinesProtéines

• Ex. d’utilisation:Ex. d’utilisation:– Biocapteurs pour détection de toxines, Biocapteurs pour détection de toxines,

bactéries, tumeurs….bactéries, tumeurs….

1212

Matériaux pour la Matériaux pour la nanobiotechnologienanobiotechnologie

• Les quantum dotsLes quantum dots sont des nanocristaux sont des nanocristaux inorganiques semiconducteurs de 2 à inorganiques semiconducteurs de 2 à 10nm10nm

• Peuvent être couplés facilement avec des Peuvent être couplés facilement avec des biomolécules (ex.: ADN, anticorps, biomolécules (ex.: ADN, anticorps, enzymes)enzymes)

• Exemple: analyse d’ADNsExemple: analyse d’ADNs

1313

Matériaux pour la Matériaux pour la nanobiotechnologienanobiotechnologie

• Les liposomesLes liposomes sont des vésicules sont des vésicules synthétiques formées d’une bicouche synthétiques formées d’une bicouche phospholipidique ayant, au centre, un phospholipidique ayant, au centre, un compartiment aqueux.compartiment aqueux.

• Permet l’encapsulation de médicaments et Permet l’encapsulation de médicaments et leur délivrance au site (avec anticorps leur délivrance au site (avec anticorps spécifiques!)spécifiques!)

1414

Matériaux pour la Matériaux pour la nanobiotechnologienanobiotechnologie

• Les virusLes virus sont des organismes très sont des organismes très simples, constitués d’acides nucléiques et simples, constitués d’acides nucléiques et de protéinesde protéines

• Peut être utilisé pour transporter une Peut être utilisé pour transporter une molécule pharmaceutique ou un molécule pharmaceutique ou un ADN vers un tissu cible ou des cellules.ADN vers un tissu cible ou des cellules.

1515

Matériaux pour la Matériaux pour la nanobiotechnologienanobiotechnologie• Les nanotubes de carboneLes nanotubes de carbone (NTC) ont été (NTC) ont été

découverts en 1991découverts en 1991

• Assemblages de carbone sous la forme de Assemblages de carbone sous la forme de tubes.tubes.– RobusteRobuste– Résistant à la chaleurRésistant à la chaleur– Conducteur électriqueConducteur électrique

• Exemples d’application:Exemples d’application:– Systèmes d’analyses plus rapides et plus sensibles.Systèmes d’analyses plus rapides et plus sensibles.– Médecine régénérative: réparer la moëlle Médecine régénérative: réparer la moëlle

épinière!?épinière!?

1616

On travaille avec quoi?On travaille avec quoi?• Surfaces nanostructuréesSurfaces nanostructurées ou ou

fonctionnalisées par des nanostructuresfonctionnalisées par des nanostructures– Surfaces modifiées chimiquement afin de Surfaces modifiées chimiquement afin de

présenter des structures de l'ordre de présenter des structures de l'ordre de grandeur du nanomètre. grandeur du nanomètre.

– Surfaces super hydrophiles ou super Surfaces super hydrophiles ou super hydrophobes selon les besoinshydrophobes selon les besoins

– Servent d’ancrage pour d’autres molécules Servent d’ancrage pour d’autres molécules ou même cellules ou même cellules• Nouveaux implantsNouveaux implants• BiocapteursBiocapteurs

1717

La nanotechnologie vous La nanotechnologie vous intéresse?intéresse?• Vous avez la possibilité de faire une Vous avez la possibilité de faire une

visite ou même un visite ou même un stagestage/ / projet de fin projet de fin d’étudesd’études à: à:

– C2MI/ Université de SherbrookeC2MI/ Université de Sherbrooke– GCM LAB (groupe des couches minces) à GCM LAB (groupe des couches minces) à

la Polytechnique de Montréalla Polytechnique de Montréal– Groupe de nanophysique et biophysique Groupe de nanophysique et biophysique

de de l’ Université Concordial’ Université Concordia

1818

Que font-ils?Que font-ils?

• C2MI à visiterC2MI à visiter– L’université de Sherbrooke est titulaire L’université de Sherbrooke est titulaire

de ce centre de recherche de pointede ce centre de recherche de pointe– Lien entre la recherche appliquée et la Lien entre la recherche appliquée et la

commercialisation de composantes commercialisation de composantes microélectroniquesmicroélectroniques

– Plusieurs secteurs de notre économie Plusieurs secteurs de notre économie (télécommunications, environnement, (télécommunications, environnement, soins de santé, énergie, transport, soins de santé, énergie, transport, automobile, aérospatial, défense, etc.)automobile, aérospatial, défense, etc.)http://www.c2mi.ca/fr/about-c2mi

1919

Que font-ils?Que font-ils?

• GCM LAB à la Polytechnique de GCM LAB à la Polytechnique de MontréalMontréal– Analyses chimiques, microscopiques, Analyses chimiques, microscopiques,

thermiques et mécaniques de matériauxthermiques et mécaniques de matériaux– Modification de surface de matériaux par dépôt Modification de surface de matériaux par dépôt

de couches métalliques allant de quelques de couches métalliques allant de quelques atomes à plusieurs centaines de nanomètres atomes à plusieurs centaines de nanomètres d’épaisseur d’épaisseur

– Microfabrication en salle propre pour Microfabrication en salle propre pour microélectronique et microfluidiquemicroélectronique et microfluidique

http://www.gcmlab.ca/nouvelles/integer-pharetra-magna-vel-sapien-tempor-tincidunt/

2020

Que font-ils?Que font-ils?• Groupe de nanophysique et biophysique à Groupe de nanophysique et biophysique à

l’université Concordia l’université Concordia – Micro-nano électronique avec graphène, NTC, Micro-nano électronique avec graphène, NTC,

nano-étoiles d’ornano-étoiles d’or• Pour senseursPour senseurs

– Matériaux électrochromiquesMatériaux électrochromiques• Ex.: pour surfaces « intelligentes »Ex.: pour surfaces « intelligentes »

– Amélioration des microprocesseurs pour Amélioration des microprocesseurs pour ordinateur…ordinateur…

– Nanostructures par auto-organisationNanostructures par auto-organisation•Principe du flocon de neige Principe du flocon de neige

(http://video.telequebec.tv/video/14164)(http://video.telequebec.tv/video/14164)– Etc……..Etc……..

http://physics.concordia.ca/

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Pour en savoir plus/ Pour en savoir plus/ suggestionssuggestions

• http://www.youtube.com/watch?http://www.youtube.com/watch?v=Cm90Md81zZQ&list=PL9FBBB0FBv=Cm90Md81zZQ&list=PL9FBBB0FBD88D9B42D88D9B42

• http://www.youtube.com/watch?http://www.youtube.com/watch?v=sITy14zCvI8&list=PL9FBBB0FBD88v=sITy14zCvI8&list=PL9FBBB0FBD88D9B42D9B42

• http://www.nanoquebec.ca/fr/http://www.nanoquebec.ca/fr/index.phpindex.php

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• Contactez Gilles Picard, dept. de Contactez Gilles Picard, dept. de physique par courrielphysique par courriel– Gilles.picard@collegeahuntsic.qc.caGilles.picard@collegeahuntsic.qc.ca

• Contactez Lucie Brouillette, dept. de Contactez Lucie Brouillette, dept. de biologie et de biotechnologie par biologie et de biotechnologie par courrielcourriel– Lucie.brouillette@collegeahuntsic.qc.caLucie.brouillette@collegeahuntsic.qc.ca

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Les bionanotechnologies; Les bionanotechnologies; c’est intéressant!!!c’est intéressant!!!