Des chercheurs de l'université Heinrich Heine de Düsseldorf ont démontré que les ultrasons peuvent activer et contrôler de manière sélective des nanostructures moléculaires complexes. Cette avancée, publiée dans Nature Communications, pourrait révolutionner le ciblage de médicaments anticancéreux et le développement de matériaux intelligents. L'équipe, dirigée par le Dr Bernd M. Schmidt et le Pr Jan Meisner, a fixé des chaînes polymères flexibles à des cages moléculaires à base de palladium. Ces polymères agissent comme de véritables cordes moléculaires. Lorsqu'elles sont exposées aux ultrasons, les chaînes transmettent des forces mécaniques directement au squelette de la nanostructure. Ce mécanisme provoque la rupture contrôlée de liaisons chimiques spécifiques, permettant d'ouvrir les cages sans les endommager. Sous certaines conditions, le processus est réversible et les structures peuvent se reconstituer intégralement. Pour valider ce principe, les scientifiques ont encapsulé du cisplatine, un médicament anticancéreux, à l'intérieur de ces conteneurs moléculaires. L'irradiation ultrasonique a ensuite déclenché l'ouverture ciblée des cages, libérant le principe actif de manière précise. Cette expérience confirme que les forces mécaniques peuvent être utilisées pour délivrer des substances actives sur commande, une propriété essentielle pour les futurs systèmes de transport thérapeutique. Pour comprendre ce phénomène à l'échelle atomique, l'équipe a combiné l'expérimentation à des simulations informatiques avancées. La complexité des structures, composées de plusieurs centaines à plus de 4 000 atomes, dépassait les capacités des méthodes de calcul quantique classiques. Les chercheurs ont donc développé un potentiel interatomique basé sur l'apprentissage automatique, spécifiquement optimisé pour les liaisons métal-ligand. Cette approche hybride a permis de modéliser les réactions chimiques avec une précision quasi identique aux calculs traditionnels, tout en réduisant considérablement le temps de traitement. Elle a également révélé les seuils de force exacts nécessaires à la rupture des liaisons palladium-azote au sein des cages. Cette recherche offre des perspectives fondamentales sur la transmission des forces mécaniques dans les systèmes supramoléculaires. Au-delà de l'oncologie, elle ouvre la voie à la conception de matériaux adaptatifs, de systèmes moléculaires commutables et de dispositifs de livraison de médicaments de nouvelle génération. En permettant une intervention mécanique ciblée sur des assemblages moléculaires dynamiques, les scientifiques jettent les bases d'une chimie plus précise et plus contrôlée.