Laboratoire Charles Coulomb (L2C)

ANR CANELONI : Approche multi-échelle des systèmes hybrides bio-inspirés pour la nanofiltration et l’iontronique

ANR CANELONI (Projet ANR : 2025-2029)

Coordinateur du projet :

Partenaires :

Objectif du projet :

Les nanopores synthétiques sont, à ce jour, bien moins performants que les canaux ioniques biologiques (CIB) des membranes cellulaires qui sont eux capables d’assurer à la fois un transport très rapide et très sélectifs des ions et de l’eau. Intégrer les CIB dans des nanocanaux solides pourrait être une solution pour fabriquer des membranes nanoporeuses ou des µ-platerformes nanofluidiques construites autour d’un nanopore unique. Les applications potentielles sont nombreuses : de la nanofiltration aux neurones artificiels en passant par la génération d’énergie bleue (osmotique) et la détection de molécule unique.

Dans ce cadre général, le projet CANELONI propose d’étudier le confinement d’un canal ionique, i.e. le peptide gramicidine (gA), dans un nanotube de carbone à simple paroi simple (SWCNT).

Au-delà de cet intérêt particulier, ce projet pourra également apporter des réponses sur les possibilités d’inserer de ce peptide naturel dans les SWCNT et sur le maintien de sa structure héliocoïdale, autrement dit de ses propriétés biologiques, dans ces conditions de confinement. Pour s’assurer que la gA puisse conserver sa structure en hélice-β, plusieurs gA avec agrafes chimiques seront synthétisées et insérées dans les SWCNT.

Par ailleurs, de nouvelles voies de synthèse seront proposées afin d’augmenter le rendement de synthèse.

Cette étude sera conduite en associant expériences et modélisation moléculaire. Les expériences consisteront à synthétiser le système hybride gA/SWCNT, puis à le caractériser par Raman, HRTEM, Spectroscopie Neutronique et isotherme d’adsorption d’eau. Les caractéristiques de conduction ionique de ce système hybride seront analysées à l’échelle d’une membrane faite d’un tapis de CNT alignés et de µ-plateformes nanofluidiques construites autour d’un unique SWCNT. La simulation moléculaire utilisera la dynamique moléculaire en champ de force classique pour étudier la structure du peptide lorsque qu’il pénètre le SWCNT et une fois qu’il y reste confiné. Ses données numériques seront confrontées à celles obtenues par la spectroscopie neutronique. Elle permettra aussi de calculer les propriétés de transport ionique de ce système hybride.