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  • La méthode d'imagerie ultrasensible utilise des nanocages or-argent

    De nouveaux résultats de recherche suggèrent qu'une technique d'imagerie ultrasensible expérimentale qui utilise un laser pulsé et de minuscules « nanocages » métalliques pourrait permettre à la fois la détection précoce et le traitement de la maladie. Cette image composite montre des nanocages lumineuses, qui apparaissent comme des étoiles sur un fond noir, et une cellule vivante, en haut à gauche. Les nanocages or-argent présentent une "luminescence à trois photons" brillante lorsqu'elles sont excitées par le laser pulsé ultrarapide, avec une intensité 10 fois supérieure à celle des nanoparticules d'or ou d'argent purs. Le signal permet l'imagerie des cellules vivantes avec des dommages négligeables dus au chauffage. Crédit :graphique de l'Université Purdue/Ji-Xin Cheng

    De nouvelles découvertes suggèrent qu'une technique expérimentale d'imagerie médicale ultrasensible qui utilise un laser pulsé et de minuscules « nanocages » métalliques pourrait permettre à la fois la détection précoce et le traitement de la maladie.

    Le système fonctionne en projetant des impulsions laser dans le proche infrarouge à travers la peau pour détecter des nanocages creuses et des nanoparticules solides - constituées d'un alliage d'or et d'argent - qui sont injectées dans la circulation sanguine.

    Contrairement aux approches précédentes utilisant de minuscules nanotiges et nanosphères métalliques, la nouvelle technique ne cause pas de dommages thermiques aux tissus imagés. Un autre avantage est qu'il ne produit pas une lueur "auto fluorescente" de fond des tissus environnants, qui interfère avec l'imagerie et réduit le contraste et la luminosité, dit Ji-Xin Cheng (prononcé Gee-Shin), professeur agrégé de génie biomédical et de chimie à l'Université Purdue.

    "Ce manque de fluorescence de fond rend les images beaucoup plus claires et est très important pour la détection des maladies, ", a-t-il déclaré. "Cela nous permet d'identifier clairement les nanocages et les tissus."

    L'amélioration des performances pourrait permettre une détection et un traitement précoces du cancer. Les minuscules cages en or-argent pourraient également être utilisées pour administrer des médicaments anticancéreux à libération prolongée aux tissus malades, dit Younan Xia, le professeur James M. McKelvey pour les matériaux avancés au Département de génie biomédical de l'Université de Washington à St. Louis. Son équipe a fabriqué les nanocages et les nanoparticules utilisées dans la recherche.

    Les structures or-argent ont produit des images 10 fois plus lumineuses que d'autres recherches d'imagerie expérimentale utilisant des nanosphères et des nanotiges d'or. La technologie d'imagerie offre une luminosité et un contraste potentiellement des centaines de fois supérieurs aux colorants fluorescents conventionnels utilisés pour une large gamme d'imagerie biologique afin d'étudier le fonctionnement interne des cellules et des molécules.

    Les résultats ont été détaillés dans un document de recherche publié en ligne le 6 avril dans la revue Angewandte Chemie édition internationale de. L'article a été rédigé par Ling Tong, doctorante en chimie de Purdue, Claire M. Cobley, étudiante diplômée de l'Université de Washington et Jingyi Chen, professeure adjointe de recherche, Xia et Cheng.

    La nouvelle approche d'imagerie utilise un phénomène appelé « luminescence à trois photons, " qui fournit un contraste plus élevé et des images plus lumineuses que les méthodes d'imagerie par fluorescence conventionnelles. Normalement, la luminescence à trois photons est trop faible pour être utilisée pour l'imagerie. Cependant, la présence de nanoparticules d'or et d'argent améliore la brillance, surmonter cet obstacle. On pense également que le laser ultrarapide pourrait jouer un rôle en provoquant « la génération de troisième harmonique, " qui augmente la luminosité.

    Des recherches antérieures pour développer le système d'imagerie ont nécessité l'utilisation de « plasmons, " ou des nuages ​​d'électrons se déplaçant à l'unisson, pour améliorer la luminosité et le contraste. Cependant, l'utilisation de plasmons génère une chaleur qui endommage les tissus. La nouvelle technique n'utilise pas de rehaussement plasmonique, éliminer cet échauffement, dit Cheng.

    L'effet à trois photons pourrait permettre aux scientifiques de développer des "techniques optiques non linéaires" avancées offrant un meilleur contraste que les technologies conventionnelles.

    « La capacité d'imagerie à trois photons nous permettra potentiellement de combiner imagerie et thérapie pour un meilleur diagnostic et un meilleur suivi, " dit Xia.

    Les chercheurs ont utilisé un laser dans la gamme proche infrarouge du spectre pulsant à la vitesse de la femtoseconde, ou des quadrillions de seconde. Le laser émet 80 millions de fois par seconde pour illuminer les tissus et les organes après l'injection de nanocages, dit Cheng.

    Les cages et les particules mesurent environ 40 nanomètres de large, ou environ 100 fois plus petit qu'un globule rouge.

    Les chercheurs ont injecté les nanocages par voie intraveineuse à des souris, puis ont pris des images des minuscules structures dans des échantillons de tissus provenant d'organes tels que le foie et la rate.


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