Des nanoparticules multi-fonctionnelles

Les quantum dots ont des propriétés optiques intéressantes pouvant être utilisées dans de nombreuses applications, comme l'étude de l'expression génique, diagnostic médical, etc.
Une équipe de chercheurs de NUS dirigée par le Professeur Zhang Yong, de la Division de bio-ingénierie, travaille sur le développement d'un polymère de nanoparticules contenant des quantum dots qui peuvent exercer des fonctions différentes simultanément. Ces nanoparticules auront des fonctions de diagnostic avancées, et pourront également délivrer des solutions médicamenteuses ou des gènes vers des cellules et tissus ciblés.
Les quantum dot sont photo-chimiquement stables, et ont une fluorescence plus intense et plus longue que les teintures organiques. Le problème reste de modifier leur surface ou les encapsuler dans des biopolymères afin de les rendre solubles dans l'eau, biocompatibles chimiquement stables avant de pouvoir les utiliser dans des applications biologiques.
Le Dr Zhang et son équipe sont en train d'élaborer des polymères de nanoparticules contenant ces quantum dots. De plus, les quantum dots peuvent être toxiques et dangereux si on ne modifie pas leur surface. L'équipe de NUS a donc inventé une nouvelle méthode d'encapsulation des quantum dots, qui offre une extrême stabilité et bonne biocompatibilité. Ils ont également combiné des quantum dots de couleurs différentes dans une même nanoparticule, permettant ainsi d'identifier différentes protéines ou molécules en une seule observation.
L'utilisation des ces quantum dots pour la détection des biomolécules et cellules est limitée par le fait que les ondes lumineuses (infra-rouge ou visible) émises ne peuvent traverser des couches épaisses de tissu. Leur utilisation est donc limitée aux zones situées près de la surface du corps, c'est-à-dire sous la peau ou dans les petits animaux.
L'IRM (Imagerie à Résonance Magnétique) est une bonne méthode pour l'étude des humains et gros animaux. On peut envisager d'insérer dans les nanoparticules des agents magnétiques comme le gadolinium ou oxyde de fer afin de pratiquer des IRM. Le traitement du cancer peut également bénéficier de ces avancées technologiques, et le Docteur et son équipe envisagent la possibilité de chauffer les nanoparticules et les cellules cancéreuses en appliquant un champ magnétique externe afin d'induire la destruction de celles-ci. Le problème principal est la reconnaissance des nanoparticules par les cellules cancéreuses, afin que les cellules saines en soient pas détruites lors de l'exposition au champ magnétique.
L'équipe a maintenant synthétisé des nanoparticules aux fonctions multiples. La substance responsable de cet exploit est "Chitosan", composé dérivé de coquille de crabe. Cette substance offre une délivrance de drogues excellente, a des propriétés intéressantes pour l'ingénierie tissulaire, et est bio-compatible. Chitosan permet la réalisation de ces nanoparticules sans trop de difficultés. Les nanoparticules obtenues ont une taille suffisamment réduite pour permettre aux chercheurs de mener des études intra-cellulaires, et la résolution offerte à l'imagerie est haute.
Ces nanoparticules présentent une stabilité chimique de plus de 150 heures en solution tampon, détail important connaissant les délais nécessaires à la nanoparticule pour que, une fois injectée dans le corps, elle rejoigne sa cible. Autrement cela pourrait induire des problèmes dans le système immunitaire.
Grâce à ces nanoparticules, l'équipe travaille maintenant avec le département de chirurgie à l'étude du comportament des myoblastes dans le coeur. Les myoblastes réparent les cellules et tissus du coeur, aussi la compréhension de leur mécanisme de fonctionnement est primordiale si l'on veut mettre au point de nouveaux moyens pour lutter contre les problèmes cardiaques.
Cette avancée technologique offre donc de nombreuses perspectives dans le domaine biomédical, aussi bien en ce qui concerne l'imagerie et le diagnostic que le traitement des maladies.
Contacts :
- NUS, Department of bioengineering - Dr ZHANG Yong - biezy(a)nus.edu.sg
Rédactrice : Sophie Costes

Sources : Ambassade de France à Singapour- Adit