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  • La méthode des rayons X doux promet des percées de nanocarriers pour la médecine intelligente

    Les couleurs spéciales des rayons X résonnent avec les liaisons dans les molécules, (le méthyle est représenté sur cette illustration). Cela permet aux scientifiques de sonder de manière sélective des parties chimiquement distinctes des nanosupports de micelles - dans le cadre du développement d'une médecine intelligente et de la séquestration d'hydrocarbures liée au nettoyage des déversements de pétrole. Crédit : Université d'État de Washington

    Avant que l'énorme potentiel des minuscules nanotransporteurs pour l'administration de médicaments hautement ciblés et le nettoyage de l'environnement puisse être réalisé, les scientifiques doivent d'abord pouvoir les voir.

    Actuellement, les chercheurs doivent s'appuyer sur la fixation de colorants fluorescents ou de métaux lourds pour marquer des parties de structures de nanosupports organiques à des fins d'investigation, les changeant souvent au cours du processus. Une nouvelle technique utilisant des rayons X « doux » chimiquement sensibles offre une moyen non perturbateur d'avoir un aperçu de ce nano-monde.

    Dans une étude publiée par Communication Nature , une équipe de recherche démontre la capacité de la méthode aux rayons X sur une nanoparticule intelligente de délivrance de médicaments et une nanostructure de polysavon destinée à capturer le pétrole brut déversé dans l'océan.

    « Nous avons développé une nouvelle technique pour examiner la structure interne des nanoporteurs, la chimie et le comportement environnemental sans aucun étiquetage - une nouvelle capacité qui n'était pas possible jusqu'à présent, " a déclaré Brian Collins, un physicien de l'Université de l'État de Washington et auteur correspondant de l'étude. "Actuellement, vous avez besoin d'étiquettes fluorescentes pour voir à l'intérieur des nanoporteurs, mais cela peut modifier leur structure et leur comportement, surtout s'ils sont fabriqués à partir de matériaux à base de carbone. Avec cette nouvelle technique, nous avons pu regarder à l'intérieur de ces nanoporteurs, analyser leurs identités et concentrations chimiques - et faire tout cela dans leur état entièrement naturel, y compris leur milieu aquatique.

    Les nanosupports organiques utilisés pour l'administration de médicaments sont souvent créés à partir de molécules à base de carbone, qui aiment ou détestent l'eau. Ces molécules dites hydrophiles et hydrophobes sont liées entre elles et s'auto-assembleront dans l'eau, la partie haïssant l'eau se cachant à l'intérieur d'une coque des segments épris d'eau.

    Les médicaments hydrophobes vont également s'insérer dans la structure, qui est conçu pour ouvrir et libérer le médicament uniquement dans l'environnement malade. Par exemple, la technologie des nanocarriers a le potentiel de permettre une chimiothérapie qui ne tue que les cellules cancéreuses sans rendre le patient malade, permettant des doses plus efficaces.

    Alors que les nanoporteurs peuvent être créés de cette façon, les chercheurs ne peuvent pas facilement voir les détails de leurs structures ou même combien de médicament reste à l'intérieur ou s'échappe. L'utilisation de marqueurs fluorescents peut mettre en évidence des parties de nanosupports, voire les faire scintiller, mais elles modifient également les supports au cours du processus, parfois de manière significative.

    Au lieu, la technique que Collins et ses collègues ont développée utilise des rayons X à résonance douce pour analyser les nanoporteurs. Les rayons X mous sont un type spécial de lumière qui se situe entre la lumière ultraviolette et les rayons X durs, qui sont le genre utilisé par les médecins pour voir un os cassé. Ces rayons X spéciaux sont absorbés par presque tout, y compris l'air, la nouvelle technique nécessite donc un environnement sous vide poussé.

    L'équipe de Collins a adapté une méthode aux rayons X mous pour étudier les documents imprimables, à base de carbone, électronique en plastique, afin que cela fonctionne sur ces nanosupports organiques à base d'eau, pénétrant une fine tranche d'eau pour le faire.

    Chaque liaison chimique absorbe une longueur d'onde ou une couleur différente des rayons X mous, donc pour cette étude, les chercheurs ont sélectionné des couleurs de rayons X pour illuminer différentes parties d'un nanosupport de médicament intelligent grâce à leurs liaisons uniques.

    "Nous avons essentiellement réglé la couleur des rayons X pour distinguer les liaisons déjà présentes dans la molécule, " dit Collins.

    Cela leur a permis d'évaluer combien et quel type de matériau se trouvait dans son noyau interne, la taille et la teneur en eau de la nano-coque environnante ainsi que la façon dont le nanosupport a réagi à un environnement changeant.

    Ils ont également utilisé la technique des rayons X mous pour étudier un nanosupport de polysavon développé pour capturer le pétrole brut déversé dans l'océan. Les polysavons peuvent créer un nanosupport à partir d'une seule molécule, maximiser leur surface de captage d'hydrocarbures tels que ceux retrouvés lors d'une marée noire. Grâce à la nouvelle technique, les chercheurs ont découvert que la structure ouverte en forme d'éponge d'un polysavon peut persister de concentrations élevées à faibles, ce qui le rendra plus efficace dans les applications du monde réel.

    « Il est important que les chercheurs puissent examiner de près toutes ces structures, afin qu'ils puissent éviter des essais et des erreurs coûteux, " dit Collins.

    Cette technique devrait permettre aux chercheurs d'évaluer le comportement de ces structures dans différents environnements, a dit Collins. Par exemple, pour l'administration intelligente de médicaments, il peut y avoir différentes températures, les niveaux de pH et les stimuli dans le corps, et les chercheurs veulent savoir si les nanostructures restent ensemble jusqu'à ce que les conditions soient réunies pour appliquer le médicament. S'ils peuvent le déterminer au début du processus de développement, ils peuvent être plus certains que les nanotransporteurs fonctionneront avant d'investir dans des études médicales chronophages.

    "Nous prévoyons que cette nouvelle technique permettra un rythme beaucoup plus rapide et une plus grande précision dans la conception et le développement de ces nouvelles technologies passionnantes, ", a déclaré Collins.


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