Les points quantiques remportent le prix Nobel de chimie 2023

Depuis le début des années 1980, lorsque les scientifiques Alexei Ekimov, Louis Brus et Alexander Efros ont découvert les points quantiques, cette technologie s'est développée rapidement dans des applications importantes à large portée. Le parcours jusqu'au prix Nobel a été semé de jalons critiques (figure 1), mais leur persévérance à poursuivre ces progrès a finalement été récompensée par le comité Nobel.

Ces nanocristaux semi-conducteurs à points quantiques (tels que le séléniure/sulfure de zinc, l'arséniure de gallium/indium, les pérovskites à base d'iodure de plomb ou de césium ou le graphène) ont révolutionné les écrans, tels que les écrans LED haute luminosité, l'amélioration de la précision des couleurs et l'efficacité énergétique. À l'image des téléviseurs commerciaux à points quantiques apparus en 2013.

Leur fluorescence dépendante de la taille a également joué un rôle majeur dans les progrès des énergies renouvelables, en particulier dans les cellules photovoltaïques. La préparation durable à température ambiante des points quantiques dans des solutions colloïdes a permis des utilisations plus diverses avec une adaptabilité exceptionnelle, notamment dans la photocatalyse pour la génération d'hydrogène ou la réduction des polluants organiques. Ils ont également été utiles dans l'imagerie biomédicale, où ils sont devenus un outil vital pour l'administration précise des médicaments et les diagnostics dans des maladies comme le cancer.

L'influence des points quantiques continue à se développer, notamment avec les LED à points quantiques, l'inspection par particules ferromagnétiques, les photoconducteurs et les photodétecteurs, avec un potentiel considérable d'utilisation dans les lasers à points quantiques et les ordinateurs quantiques : tout cela témoigne de leur impact croissant sur la science et la technologie.

La route jusqu'au prix Nobel a été longue, mais les opportunités et les impacts ont une portée considérable. Des recherches émergentes sont en cours dans les domaines de la nanomédecine qui transforme l'administration des médicaments, les diagnostics et l'imagerie biomédicale, l'électronique grand public, les énergies durables et des opportunités de catalyse encore plus durables à l'avenir.   

Quelles sont les découvertes les plus sous-estimées qui n'ont pas encore remporté de prix Nobel ?

Tandis que la communauté scientifique se prépare en vue de la saison des prix Nobel, nous sommes toujours enthousiastes à l'idée de pronostiquer, de supposer et de réfléchir au sujet des lauréats. Mais cette année, nous adoptons une approche différente de la saison des prix Nobel en présentant nos scientifiques qui parlent des découvertes dont ils sont les plus surpris qu'elles n'aient pas encore remporté cette récompense prestigieuse. Nous vous invitons à nous rejoindre dans une conversation sur LinkedIn pour passer en revue certaines des avancées scientifiques les plus remarquables et les plus influentes qui n'ont pas encore remporté de prix Nobel. Ces découvertes vont du niveau nanomoléculaire aux écrans OLED géants et leurs retombées concernent les secteurs de la chimie, de la biologie et de la médecine. Rejoignez la conversation et votez dans notre prochain sondage sur LinkedIn tandis que nous révélons nos points de vue sur les découvertes les plus sous-estimées qui n'ont pas encore remporté ce prix.

Comment les diodes OLED pourraient illuminer le prix Nobel

Aujourd'hui, les diodes OLED apparaissent partout, sur les téléphones, les lecteurs multimédia, les consoles de jeu, les luminaires et même les radios pour automobiles. Cette technologie a été portée au crédit des chimistes Ching Wan Tang et Steven Van Slyke, qui furent les pionniers du tout premier appareil OLED pratique en 1987 alors qu'ils travaillaient chez Eastman Kodak. Elle a ouvert la voie à une nouvelle génération de technologies d'affichage dans de multiples industries.

Une diode électroluminescente organique est une diode électroluminescente (LED) dans laquelle la couche électroluminescente émettrice est un film de composés organiques qui émet de la lumière en réponse à un courant électrique. Cette couche organique se trouve entre deux électrodes, dont une est généralement transparente. En raison de leur légèreté, elles peuvent être fabriquées sur des substrats de plastique souple, offrir une meilleure qualité d'image et être imprimées sur tout substrat adéquat par une imprimante à jet d'encre.

Depuis le premier appareil élaboré par Tang et Van Slyke en 1987, CAS a indexé plus de 113 000 documents liés aux OLED dans de multiples secteurs d'activité.Avec 30 000 revues et 80 000 brevets, cela témoigne de leur importance cruciale dans le développement technologique.

Rejoignez la conversation et commentez les sujets les plus sous-estimés dans l'attribution des prix Nobel avec nous sur LinkedIn.

Les arguments en faveur du prix Nobel avec des infrastructures organo-métalliques

La construction de structures de matériaux complexes, réglables et poreux par autoassemblage de simples modules est longtemps restée un rêve. Toutefois, depuis les années 1990, année de leur découverte par Omar M. Yaghi and Makoto Fujita, les infrastructures organo-métalliques (MOF) se sont avérées constituer une solution prometteuse. En liant des atomes ou des grappes métalliques (tels que le Zn ou le Cu) à des composés organiques (comme les carboxylates ou les imidazolates), les MOF combinent des nanostructures rigides contrôlées avec précision et une fonctionnalisation chimique qui n'est pas disponible avec les matériaux poreux traditionnels.

En variant la nature des molécules constitutives métalliques et organiques et la méthode de préparation (par exemple, la synthèse solvothermale ou hydrothermale) et le solvant organique, les MOF peuvent être affinés avec précision. Les ajustements de la zone de surface et des propriétés d'adsorption en plus des propriétés électroniques, magnétiques et luminescentes aboutit également à une gamme d'applications variées. Ce qui fut d'abord une série de matériaux prometteurs pour le captage, la séparation et le stockage du gaz (notamment l'hydrogène, le dioxyde de carbone et l'oxygène) et la catalyse hétérogène a maintenant fait ses preuves sous forme de matériaux de biocapteurs/bioimagerie, systèmes d'administration de médicaments, de liaison et d'élimination de molécules invitées, de désalinisation/traitement de l'eau ou même de semi-conducteurs et de matériaux ferroélectriques.

Rejoignez la conversation et commentez les sujets les plus sous-estimés dans l'attribution des prix Nobel avec nous sur LinkedIn.

La synthèse de l'ADN perce les secrets de la vie

Il est surprenant que la synthèse chimique de l'ADN n'ait pas remporté un prix Nobel, car elle a transformé la synthèse de l'ADN, autrefois sujet d'étude spécialisé, en un outil de recherche, de diagnostic et médico-légal largement utilisé. Cette avancée a permis les progrès spectaculaires de la recherche biologique et participé au lancement de l'industrie biotechnologique. Marvin H. Caruthers a mis au point des méthodes de synthèse des phosphoramidites de l'ADN, qui ont permis d'assembler efficacement et avec précision les nucléotides en courts brins d'ADN, ouvrant ainsi la voie à l'ingénierie génétique de nouveaux produits biopharmaceutiques, à l'empreinte génétique en médecine légale et au projet du génome humain. Cette invention est utilisée aujourd'hui par les scientifiques dans de nombreux aspects de la recherche médicale, notamment le séquençage génétique, le développement de médicaments et de vaccins, le diagnostic des maladies et les tests de pathogènes tels que ceux de la COVID-19. Cette technologie a également joué un rôle crucial dans le développement d'autres techniques biomédicales telles que l'amplification en chaîne par polymérase, qui est utilisée pour amplifier l'ADN afin de l'étudier plus en détail.

Depuis l'invention de ces outils par Caruthers, CAS a indexé plus de 80 000 documents consacrés à la synthèse de l'ADN. CAS a indexé 243 documents rédigés par le Dr Caruthers, dont plus de 30 brevets. La publication initiale qui lui a permis de partager cette idée avec le monde, « Deoxynucleoside phosphoramidites—A new class of key intermediates for deoxypolynucleotide synthesis » a été citée plus de 3 400 fois.

Vous connaissez une autre découverte que nous avons oubliée ? Faites-le nous savoir ! Rejoignez la conversation et commentez les sujets les plus sous-estimés dans l'attribution des prix Nobel avec nous sur LinkedIn.

Les progrès dans le domaine du microbiome intestinal transforment les résultats futurs

La recherche sur le microbiome intestinal a connu un développement exponentiel ces dernières années et la transplantation de microbiote fécal (TMF) se situe au premier plan de cette recherche. Elle a fourni des informations précieuses sur les interactions complexes entre le microbiome et la santé humaine, incitant les scientifiques à étudier l'impact des bactéries intestinales sur différentes fonctions corporelles, de la digestion au métabolisme, en passant par le système immunitaire et la santé mentale. L'une des contributions les plus notables de la TMF est son succès remarquable dans le traitement de maladies gastro-intestinales comme la colite pseudomembraneuse, une infection bactérienne potentiellement mortelle qui peut être résistante aux antibiotiques classiques. L'introduction d'une population diverse et saine de bactéries intestinales via la TMF peut contribuer à restaurer l'équilibre microbien dans les intestins du patient, alléger ses symptômes, favoriser sa récupération et combattre la résistance antibiotique, une préoccupation sanitaire croissante dans le monde.

Même si la TMF est principalement associée aux affections intestinales, ses applications potentielles ne se limitent pas au système digestif. Les chercheurs étudient son utilisation dans le traitement d'affections telles que le syndrome du côlon irritable (SCI), la maladie de Crohn, la colite ulcéreuse, l'obésité, les allergies, les maladies auto-immunes et même les troubles neurologiques comme la maladie de Parkinson et la dépression.

L'histoire de la TMF remonte au IVe siècle et cette stratégie est hautement considérée depuis 2013, date à laquelle la Food and Drug Administration des États-Unis l'a approuvée pour le traitement de la colite pseudomembraneuse récidivante et réfractaire. CAS compte plus de 400 brevets consacrés à l'invention de la TMF et à sa méthodologie et plus de 5 000 publications de revues au cours des 5 dernières années. Ces découvertes révolutionnaires transforment notre compréhension de l'influence du microbiome sur la santé générale. La transplantation de microbiote fécal constitue un exemple parfait de la manière dont une innovation peut surgir de sources non conventionnelles, remettant en cause les approches de traitement traditionnelles.

Qu'en pensez-vous ? Rejoignez la conversation et commentez les sujets les plus sous-estimés dans l'attribution des prix Nobel avec nous sur LinkedIn.

Les dendrimères, la nanoscience et la chimie supramoléculaire sont-ils prêts pour un prix Nobel ?

Traditionnellement, de nombreux avantages majeurs d'un médicament ou d'un produit pharmaceutique ne sont pas accessibles en raison de leur solubilité médiocre, de leur forte toxicité ou de leurs problèmes de stabilité. Toutefois, l'utilisation de dendrimères comme véhicules d'administration de médicaments peut résoudre bon nombre de ces problèmes.

Les dendrimères sont des polymères ramifiés qui partent d'un cœur et se répandent en ramifications successives. Leur taille réglable, leurs interactions avec les membranes cellulaires et les caractéristiques stables de leur structure interne sont idéales pour administrer des produits pharmaceutiques actifs. La synthèse des dendrimères est difficile et coûteuse, mais leurs applications potentielles variées font toujours progresser ce domaine de la recherche.

Le Dr Didier Astruc a établi la synthèse systématique des dendrimères, suivie de leur fonctionnalisation à partir de nanoparticules métalliques de transition comme les nanoparticules d'or. Cette recherche a résolu les problèmes de synthèse des dendrimères et créé une durabilité de la chimie catalytique à base de dendrimères basée sur une faible charge de catalyseur et une haute efficacité catalytique. Une catalyse durable peut être obtenue à partir de cette recherche en utilisant des dendrimères intégrés à des nanoparticules métalliques, avoir la capacité d'alléger notre consommation d'énergie et de renforcer leur durabilité pour la génération suivante.

Contactez-nous pour commenter les sujets les plus sous-estimés dans l'attribution des prix Nobel sur LinkedIn.

Dignes d'un prix Nobel : les vaccins à ARNm au-delà de la COVID

Même si une grande partie du monde a déjà vu l'impact de l'ARNm sur les vaccins contre la COVID-19, il est peut-être temps de récompenser le Dr Katalin Karikó et le Dr Drew Weissman pour leur contribution exceptionnelle aux modifications des nucléosides en vue de supprimer l'immunogénicité de l'ARN au-delà de leurs travaux de pionniers sur l'ARN messager.

Généralement, les molécules d'ARNm dans leur état naturel sont rapidement détruites lorsqu'elles sont injectées dans l'organisme ; elles sont extrêmement inflammatoires et ne peuvent pas indiquer aux cellules de fabriquer suffisamment de protéines virales pour déclencher une réponse immunitaire. Après des années d'expérimentation, Karikó et Weissman ont créé une version modifiée de l'ARNm. Dans cette version modifiée, l'uridine a été remplacée par la N1-méthylpseudouridine (m1Ψ). Grâce à cette découverte, l'ARNm est devenu une plateforme vaccinale d'une grande efficacité. Cette substitution permet à l'ARNm modifié d'éviter la détection immunitaire, de rester actif plus longtemps et de pénétrer les cellules cibles pour créer des antigènes qui combattent la maladie.

La plateforme d'ARNm est bien plus rapide que les plateformes de vaccins traditionnelles, qui peuvent nécessiter une purification des protéines ou une inactivation virale.La rapidité de la plateforme pourrait être vitale pour traiter d'autres maladies et des épidémies futures. Elle pourrait être utilisée dans le traitement du cancer, l'immunothérapie et le traitement des maladies génétiques.

CAS a indexé plus de 500 documents et 50 brevets rédigés par le Dr Karikó et le Dr Weissman, dont 7 brevets conjoints. Pfizer/BioNTech et Moderna ont accordé des licences pour leurs brevets conjoints sur l'ARN à nucléoside modifié pour créer des vaccins contre la COVID-19.

Leurs travaux les plus cités comprennent :

• Suppression of RNA recognition by toll-like receptors: The impact of nucleoside modification and the evolutionary origin of RNA, Immunity (2005), 23(2), 165-175. Cité plus de 1 900 fois.
• Incorporation of pseudouridine into mRNA yields superior nonimmunogenic vector with increased translational capacity and biological stability. Molecular Therapy (2008), 16(11), 1833-1840. Cité plus de 1 400 fois.
• mRNA Is an Endogenous Ligand for Toll-like Receptor 3, Journal of Biological Chemistry (2004), 279(13), 12542-12550. Cité plus de 1 200 fois.

Qu'en pensez-vous ? Votez pour les sujets les plus sous-estimés dans l'attribution des prix Nobel avec nous sur LinkedIn.