Un nanorobot modulaire et réutilisable s’assemble tout seul grâce à un « Velcro » moléculaire en ADN

Imaginez un robot si petit qu’il peut naviguer dans votre circulation sanguine, s’assembler tout seul sur commande, fabriquer un médicament sur place, puis être récupéré, rechargé et réutilisé. Ce n’est plus de la science-fiction. Une équipe de l’Université de Bâle vient de mettre au point exactement cela : un nanorobot modulaire et réutilisable qui s’assemble grâce à un « Velcro » moléculaire en ADN et qui a déjà démontré sa capacité à tuer des cellules cancéreuses en laboratoire [8, 9].

Dirigés par la professeure Cornelia Palivan, les chercheurs ont conçu un nanorobot qui ressemble à une mini-fusée lunaire. Il se compose de deux modules indépendants — une unité de propulsion magnétique et une capsule de charge utile — qui s’assemblent de manière autonome lorsque des brins d’ADN complémentaires présents sur chaque module se lient . Ce « Velcro » à ADN est programmable, permettant d’associer, séparer et ré-associer les modules à volonté .

Fonctionnement du nanorobot

L’architecture du système est délibérément simple et hautement adaptable :

• Conception modulaire : deux modules distincts et reconfigurables : une unité de propulsion magnétique et une capsule de charge utile .
• « Velcro » moléculaire à ADN : chaque module porte des brins d’ADN complémentaires. Lorsqu’ils se rencontrent, ces brins se lient, assemblant les modules en un nanorobot fonctionnel. Cette liaison peut être rompue, permettant la récupération des modules .
• Propulsion magnétique : le module de propulsion est magnétique, ce qui permet un pilotage externe. Un champ magnétique peut guider le robot vers une cible — par exemple une tumeur — puis le récupérer pour le réutiliser .
• Capsule de charge utile : la capsule abrite quatre vésicules polymères nanométriques chargées d’enzymes. Des substrats pénètrent par de minuscules pores, les enzymes les transforment en produits actifs, et ces produits sont libérés localement. Les vésicules peuvent également être ouvertes sélectivement pour libérer des composés bioactifs .
• Capacité d’accrochage : des biomolécules supplémentaires sur la capsule permettent au nanorobot de se fixer sur des surfaces cellulaires ou des matériaux spécifiques .

Résultats des tests sur les cellules HeLa

L’équipe a testé le nanorobot sur des cellules HeLa, une lignée cellulaire humaine largement utilisée dans la recherche sur le cancer :

• Les nanorobots se sont accumulés à la surface des cellules HeLa, confirmé par marquage fluorescent .
• Équipés d’enzymes produisant un médicament anticancéreux, les nanorobots ont réduit la viabilité des cellules HeLa à 16 % en 72 heures — soit 84 % de cellules cancéreuses éliminées .
• L’efficacité provient de la production locale et concentrée du médicament, directement à la surface des cellules, plutôt que d’une administration systémique .

Applications potentielles et prochaines étapes

La conception modulaire signifie que la plateforme ne se limite pas à la thérapie anticancéreuse. En changeant la capsule de charge utile, le même nanorobot peut être réutilisé pour des rôles totalement différents :

• Médecine ciblée : administrer des agents thérapeutiques directement sur les tumeurs ou les tissus malades, le module magnétique permettant la récupération et la réutilisation .
• Catalyse industrielle : remplir la capsule avec différentes enzymes pour des réactions catalytiques à la demande dans la fabrication .
• Dépollution environnementale : applications potentielles comme la purification de l’eau et la dégradation des polluants .
• Réutilisabilité : les modules peuvent être séparés, la capsule rechargée, et les modules recombinés — tandis que l’unité de propulsion magnétique est récupérée et réutilisée .
• Usage humain : l’application chez l’humain reste un objectif à long terme, mais la plateforme est conçue pour être facilement adaptée en modifiant simplement la capsule de charge utile .

Les résultats ont été publiés dans Advanced Functional Materials (DOI : 10.1002/adfm.202600079). Les travaux ont été menés dans le cadre du Pôle de recherche national – Systèmes d’ingénierie moléculaire et de l’Institut suisse de nanosciences, en collaboration avec l’Université de Heidelberg [8, 12].