Assemblages moléculaires et systèmes complexes

Responsable : Josef HAMACEK

Thématiques de recherche

Les activités de recherche de notre groupe sont principalement axées sur la conception, la synthèse et la caractérisation de systèmes moléculaires et supramoléculaires de complexité variée. Nous nous intéressons à une meilleure compréhension des facteurs structurels, des interactions intra et intermoléculaires, des équilibres thermodynamiques et cinétiques au sein de ces assemblages ou mélanges, et de leur exploitation pour les applications biomédicales et l’imagerie, les nanomatériaux et la cosmétique. Notre approche est interdisciplinaire et nécessite des compétences en chimie, biochimie et biophysique.

Plusieurs collaborations locales, nationales et internationales sont en cours. Quelques sujets principaux de recherche sont présentés plus en détail ci-dessous, mais peuvent évoluer rapidement. Vous trouverez les informations actuelles sur notre site web.

Si vous souhaitez collaborer avec nous ou nous joindre au laboratoire (niveaux stagiaire, ingénieur, chercheur, etc.), nous serons ravis de vous accueillir.

D’autre part, si vous souhaitez d’utiliser les prestations de la plateforme spectroscopique du CBM, n’hésitez pas à nous contacter. 

 

Complexes polymétalliques auto-assemblés

Les composés polynucléaires avec les lanthanides peuvent être avantageusement préparés en utilisant une approche synthétique supramoléculaire. La préparation de systèmes stables auto-assemblés, où de nombreux facteurs doivent être pris en compte, n’est pas une tâche facile. Dans ce contexte, un effort a été fait dans la conception et la synthèse de ligands appropriés pour fournir et caractériser des précurseurs (ligands polytopiques et leurs complexes) pour différentes applications. Des études de spéciation thermodynamique détaillées de complexes supramoléculaires avec différents cations de lanthanides sont effectuées par la RMN et des méthodes spectroscopiques différentes (Vuillamy A., Zebret S., Besnard C., Placide V., Petoud S. and Hamacek J. Functionalized Triptycene-Derived Tripodal Ligands : Privileged Formation of Tetranuclear Cage Assemblies with Larger Ln(III). Inorg. Chem. (2017) 56, 2742-2749 - doi : 10.1021/acs.inorgchem.6b02900.). Entre les réalisations les plus importantes, nous pouvons souligner l’auto-assemblage des hélicates octanucléaires Ln8L4 (Designing Artificial 3D helicates: unprecedented self-assembly of Homo-octanuclear Tetrapods with Europium Chem. Eur. J. 2015, 21, 6695-6699 - doi : 10.1002/chem.201500006 - Dr. Soumalia Zebret, Eliane Vögele, Dr. Tomas Klumper, Prof. Josef Hamacek)

Complexes supramoléculaires de lanthanides

La majorité de nos ligands sont des "tripodes" (ligands tripodes) qui peuvent former, en principe, des complexes de Ln(III) disposant de structures et de nucléarités différentes. (Understanding the Speciation of Ln(III) complexes with octadentale tripodal ligands - New J.chem (2017) 41, 4390-4399 - doi : 10.1039/C7NJ00088j - El Aroussi B. and Hamacek J.)

(Synthetic routes to large tripodal organic receptors and the structurral characterisation of intermediates - Tetrahedron (2016) 72, 928-935 - doi : 10.1016/j.tet.2015.12.048 - Zebret.s, Vogele E., Besnard C. and Hamacek J.)

(Ln(III) complexes with triptycene based tripodal ligands: speciation and equilibria - New J.Chem(2018), 42, 7803-7809 - doi : 10.1039/C8NJ00252E - Josef Hamacek, Alexandra Vuillamy, Lisa Perhans, Laexandre Homberg, Daniele Poggiali, Markus W. Schneider, Michael Mastalerz)

Les principes thermodynamiques des auto-assemblages
avec les lanthanides ont été discutés en détail
dans le livre “Metallofoldamers : Supramolecular Architectures
from Helicates to Biomimetics.”
(Eds. : Albrecht M. and, Maayan G., Wiley 2013).

Cinétique enzymatique dans les milieux complexes

Ce travail est réalisé en collaboration avec Francesco Piazza et son groupe. Nous étudions les réactions enzymatiques (mais pas seulement) dans différents milieux complexes qui ressemblent les environnements biologiques / cellulaires. Les composants de ces milieux peuvent interagir avec des composants actifs (enzymes, substrats) et influencer de manière significative les vitesses de réaction ou les voies métaboliques. Les interactions sont étudiées avec des méthodes biophysiques appropriées impliquant une installation de rayonnement synchrotron (SOLEIL).

Bio-assemblages hybrides

Ici, notre intérêt est concentré sur la préparation d’assemblages biologiquement actifs en utilisant des "ancres chimiques". Cette approche permet un meilleur contrôle de la topologie et de la spécificité de tels systèmes. Leurs applications en ciblage biologique ou en imagerie sont multiples et sont actuellement en cours d’exploration.

Oligonucléotides modifiés
Exemples de modifications des oligonucléotides

De nouvelles familles d’oligonucléotides originaux ont été récemment développées afin de fournir des outils pour la recherche fondamentale, le diagnostic in vitro, l’imagerie biologique et les agents thérapeutiques potentiels. Selon l’application, les oligonucléotides doivent en effet présenter plusieurs des propriétés suivantes : former des complexes spécifiques et stables avec leurs cibles, induire des modifications irréversibles des cibles par pontage ou clivage, produire un signal modifié en présence de cibles utilisables comme interaction de preuve. De plus, dans le cas d’applications en culture cellulaire et in vivo, ils doivent être stables vis-à-vis des nucléases et être capables d’atteindre leurs cibles à l’intérieur des cellules (Improved nuclear delivery of antisense 2'-ome RNA by conjugation with the histidine-rich peptide H5WYG - J. Gene Med., 2014, 16, 157-165 - doi : 10.1002/jgm.2773 - U.Asseline, C.Goncalves, C.Pichon, P.Midoux). Afin de conférer des propriétés spécifiques aux oligonucléotides pour des applications ciblées, nous modifions chimiquement leurs éléments structuraux (bases nucléiques, sucres, liaisons inter-nucléotidiques (longueur et nature)). A ces oligonucléotides peuvent être attachés divers ligands : molécules intercalantes et/ou réactives, peptides, molécules lipophiles, inhibiteurs, marqueurs fluorescents détectables.