Agir à l’échelle nanométrique pour comprendre le macroscopique
Le département Nanosciences vise à accéder et agir à l’échelle nanométrique afin de cibler, détecter, modéliser et comprendre les mécanismes sous-jacents à l’origine de la réponse macroscopique.
Pour cela, il imagine et invente des nanomatériaux inorganiques et/ou biologiques capables de répondre à l’échelle nanométrique à un stimulus externe (électrique, magnétique, optique, chimique) ainsi que des nanocapteurs et des outils de nanocaractérisation extrêmement sensibles. Ces innovations sont essentielles à la résolution de nombreux problèmes sociétaux dans les domaines de la santé, de l’environnement ou de l’agroalimentaire.
Il réunit une vingtaine de physiciens, chimistes et biologistes et collabore avec des industriels, des établissements de santé et des ONR (CHU, CGFL, INRAE, INSERM) ainsi que de nombreux partenaires académiques régionaux (FEMTO-ST, ICMUB, Institut Agro Dijon) et internationaux aux USA, Japon, et en Europe.
Le département, fortement interdisciplinaire, possède des compétences en chimie, physico-chimie, physique, biophysique, biochimie, science des matériaux et simulation numérique.
Thématiques de recherche
Élaboration de nanoparticules fonctionnelles
Les nanoparticules superparamagnétiques d’oxyde de fer (SPIONs) sont développées et utilisées pour leurs propriétés magnétiques intéressantes les rendant utilisables comme, par exemple, traceurs en imagerie par résonance magnétique (IRM) ou pour séparer magnétiquement du matériel biologique. Au sein du département nanosciences, ces nanoparticules (NPs) sont fonctionnalisées par des molécules biocompatibles pour diverses applications biomédicales.
– Pour lutter contre les maladies neurodégénératives ;
– Pour cibler les vésicules extracellulaires.
Julien.Boudon@ube.fr
Tél : +33 3 80 39 59 42
Thomas.Girardet@ube.fr
Tél : +33 3 80 39 61 75
Nadine.Millot@ube.fr
Tél : +33 6 29 92 38 91
Développement de nanocapteurs plasmoniques/optiques/fluidique
– Puces optiques microfluidiques pour la santé et l’agro-alimentaire : nous développons des prototypes de biocapteurs sur puce associées à des modules microfluidiques que nous concevons et fabriquons. Ils servent pour des applications de diagnostic dans les domaines de la sécurité agro-alimentaire et de la santé.
– Nanocapteurs plasmonique/optique pour la caractérisation de la conformation des protéines : les maladies neurodégénératives sont identifiables à partir de marqueurs moléculaires (protéines) et la détection et caractérisation des structures de ces molécules biologiques nécessite le développement de capteurs, à l’échelle de la molécule unique. La caractérisation de ces protéines intrinsèquement désordonnées est un véritable challenge d’un point de vue théorique et expérimental.
– Pour le séquençage de protéines : Le diagnostic rapide de maladies est un enjeu sanitaire majeur. De nombreuses pathologies sont identifiables à partir de marqueurs moléculaires (protéines) présents dans les fluides physiologiques (sang, salive, etc.). Afin d’extraire la séquence d’acides aminés traversant un nanopore percé dans une membrane 2-D de MoS2 et ainsi identifier la protéine marqueur de la maladie, la modélisation à l’échelle atomique du nanocapteur et la simulation par dynamique moléculaire, couplées à des techniques d’analyse et d’extraction de l’information de séries temporelles et de Machine Learning sont utilisées.
Laurent.Markey@ube.fr
Tél : +33 3 80 39 68 36
Aymeric.Leray@ube.fr
Tél : +33 3 80 39 59 04
Adrien.Nicolai@ube.fr
Tél : +33 3 80 39 60 93
Élaboration de nanostructures fonctionnelles
– Les nanostructures pour le photovoltaïque obtenues à partir d’un procédé par voie liquide peu couteux et optimisé, la compréhension des verrous fondamentaux à lever permettra, lors de ces cinq prochaines années, le développement entièrement écologique, non toxique et économique de ces dispositifs.
– Les nano-sources et nano-assemblages pour la photonique et la plasmonique à partir de pérovskites sous forme de nanoplaquettes, nanocubes ou nanobatônnets cristallins car il existe une corrélation entre l’orientation des faces et celle du dipôle d’émission pour établir le lien morphologie-structure-anisotropie d’émission et ouvrir la voie à l’ingénierie de la luminescence de ces objets.
– Des nanoparticules et des nanobâtonnets sont synthétisés et utilisés ou associés à d’autres nanoparticules pour utilisation comme capteurs sensibles de molécules biologiques du fait de leurs propriétés plasmoniques.
Denis.Chaumont@ube.fr
Tél : +33 80 39 59 08
Lucien.Saviot@ube.fr
Tél : +33 3 80 39 61 42
Développement d’outils de caractérisation multifréquentielle à l’échelle nanométrique
– Interactions protéines/membranes biologiques : Afin d’élucider d’un point de vue fondamental les mécanismes d’interactions entre les protéines de stress Lo18 (small HSP) et la membrane biologique, à l’échelle atomique, nous utilisons des nanosondes de type AFM capable de cartographier les systèmes à la fois de manière topographiques et spectrales (IR, Raman, micro-onde).
– Contrôle non destructif pour l’analyse de composants : depuis 2015, le département Nanosciences et l’entreprise ARDPI membres du Laboratoire mixte public/privé NanoSense Lab développent une solution unique et innovante dans le monde du contrôle non destructif, basée sur la microscopie de champ proche micro-onde (scanning microwavemicroscopy : SMM) Cette technique permet de réaliser la tomographie 2D et 3D des matériaux, avec une résolution nanométrique et une grande sensibilité.
– Pour la pharmaceutique : le but est d’aboutir à des comparaisons réalistes entre essais expérimentaux et essais numériques, et ce autant à l’échelle des particules qu’à l’échelle d’un volume élémentaire représentatif du comprimé. L’élaboration d’un outil de modélisation de type « jumeau numérique » constituerait un avantage certain pour la compétitivité des fabricants de comprimés pharmaceutiques, dans un contexte économique et sociétal de réimplantation sur nos territoires des activités de fabrication des produits de santé.
– Pour l’étude de l’assemblage et du remodelage de complexes nucléoprotéiques : nous développons de nouveaux outils d’imagerie moléculaire afin d’acquérir une vision dynamique de plusieurs étapes des mécanismes de recombinaison homologue (RH) et de la fusion non homologue (NHEJ)
Eric.Finot@ube.fr
Tél : +33 3 80 39 37 74
Eric.Lesniewska@ube.fr
Tél : +33 3 80 39 60 34
Élaboration, caractérisation et modélisation de molécules biologiques
La compréhension des mécanismes biologiques à l’échelle de la structure atomique des protéines est essentielle pour la conception de nouvelles thérapies. Au sein du département nanosciences, nous développons des approches interdisciplinaires associant biochimistes et physiciens pour simuler le comportement dynamique de protéines d’intérêt et pour synthétiser et résoudre les structures de ces nano-objets biologiques.
Plusieurs applications sont envisagées:
– Pour le design in silico de protéines (enzymes) avec des propriétés catalytiques nouvelles et/ou optimisées.
– Pour la caractérisation des protéines intrinsèquement désordonnées impliquées dans les maladies (Parkinson, Alzheimer, cancer) et pour la conception de biomédicaments.
– Pour étudier le rôle et le fonctionnement des protéines de la sphère orale impliquées dans la perception de la flaveur (couvrant le goût, l’odeur et les sensations trigéminales) chez l’humain, ainsi que leurs équivalents chez différentes espèces animales.
Patrick.Senet@ube.fr
Tél : +33 80 39 59 22
Fabrice.Neiers@ube.fr
- A. Dereux, E. Finot, J-M. Heydel, E. Lesniewska, N. Millot, F. Neiers, P. Senet (PR UBE)
- L. Saviot (DR CNRS)
- C. Andres, V. Berard, J. Boudon, E. Bourillot, D. Chaumont , T. David, P. Delarue, A. Nicolaï, T. Girardet (MCF UBE)
- A. Leray, O. Pietrement (CR CNRS)
- L. Markey (IR CNRS)
- M. Herbst (AI UBE)
- Z. San Nazario (AI UBE)
