Les scientifiques de l'UC Berkeley conçoivent des nanosondes intelligentes, appelés nanocoraux, se fixer sélectivement aux cellules cancéreuses, délivrer des médicaments thérapeutiques et rendre compte de l'environnement moléculaire local. Un côté des nanocoraux est conçu pour cibler sélectivement la cellule, tandis que l'autre a une surface rugueuse pour détecter les particules chimiques révélatrices dans l'environnement. (Benjamin Ross et Liz Wu, UC Berkeley)
(PhysOrg.com) -- Les scientifiques de l'UC Berkeley ont créé des nanosondes intelligentes qui pourraient un jour être utilisées dans la lutte contre le cancer pour rechercher et détruire sélectivement les cellules tumorales, ainsi que de rendre compte de l'état de la mission. L'équipe de recherche a créé des sondes multifonctions, qu'ils ont surnommé les nanocoraux.
Un petit nombre d'équipes de recherche dans le monde ont développé des nanosondes spécifiques à une cible au cours des 10 dernières années dans le but de réduire - et peut-être d'éliminer - les effets toxiques de la chimiothérapie sur les cellules saines qui résident à proximité de leurs homologues malades.
Ce qui manquait, cependant, est un mécanisme par lequel les nanosondes pourraient non seulement trouver la cellule cancéreuse, mais aussi relayer l'information une fois qu'ils se sont accrochés à la cible. L'équipe de l'UC Berkeley a créé de telles sondes multifonctions, qu'ils ont surnommé les nanocoraux.
Le développement des nouveaux nanocoraux est la couverture du numéro imprimé du 22 février de la revue à comité de lecture Petit .
"Si vous envoyez un satellite dans l'espace, vous en avez besoin pour faire plus d'une chose. Il doit atteindre sa cible, détecter son environnement, et communiquer avec le contrôle au sol, " a déclaré Luke Lee, Lloyd Distinguished Professor of Bioengineering à l'UC Berkeley et chef de l'équipe de l'UC Berkeley qui a développé le nanocorail. "La même chose est vraie dans la galaxie moléculaire. Nous avons besoin de sondes capables de trouver une cellule malade, Traite-le, et parlez-nous de l'environnement local afin que nous puissions déterminer si le traitement fonctionne. Les sondes nanocorales que nous avons inventées sont un pas important dans cette direction."
Les minuscules sondes mesurent quelques centaines de nanomètres de diamètre - un millième de la largeur d'un cheveu humain, et un centième de la taille de la plupart des cellules cancéreuses. L'idée de l'équipe était de combiner différents matériaux - de l'or rugueux d'un côté, et polystyrène lisse de l'autre - sur une seule sonde.
Le nom de la nouvelle sonde est inspiré des coraux marins naturels, qui utilisent des surfaces rugueuses pour améliorer la capture de la lumière et des particules alimentaires.
"Comme les coraux naturels, la surface nanocoral très rugueuse est conçue pour capturer des molécules à proximité des sondes, et signaler leur présence aux chercheurs, " dit Benjamin Ross, un doctorat étudiant au programme de sciences appliquées et de technologie de l'UC Berkeley, et l'un des deux co-auteurs principaux de l'étude. "Le type de molécules présentes - ou absentes - à la surface de la cellule peut fournir des signes révélateurs de la façon dont une cellule réagit au nouveau médicament administré."
Le côté détection du nanocorail repose sur une technique appelée spectroscopie Raman améliorée en surface (SERS), qui tire parti des excitations électromagnétiques qui se produisent lorsque les molécules entrent en contact avec la surface rugueuse d'un métal, comme l'or. Les molécules produisent des oscillations qui résonnent à des fréquences de signature lorsqu'elles sont exposées à la lumière laser, révélant leur présence aux scientifiques.
Les chercheurs ont vérifié la sensibilité du nanocorail en mesurant sa capacité à détecter un composé chimique standard pour la spectroscopie Raman.
Pour que le nanocorail cible des cellules spécifiques, les chercheurs ont profité de la capacité d'attacher des anticorps aux surfaces polymères.
"Nous pouvons adapter le nanocoral aux cellules cancéreuses d'intérêt en attachant les anticorps appropriés, " a déclaré l'autre co-auteur principal de l'étude, Liz Wu, qui a mené cette recherche en tant que doctorant. étudiant au programme Sciences appliquées et technologie.
Les chercheurs ont démontré ce concept en recouvrant la surface de polystyrène d'anticorps qui attaquent le récepteur 2 du facteur de croissance épidermique humain (HER-2), une cible bien connue pour le traitement du cancer car elle est souvent surexprimée dans les formes agressives de cancer du sein. Ils ont confirmé avec des images à fond clair et fluorescentes que le nanocorail s'est attaché aux cellules cancéreuses du sein avec des récepteurs HER-2, tandis que des expériences de contrôle ont montré qu'aucune liaison ne se produisait lorsque différents anticorps ou lorsque des cellules dépourvues de HER-2 étaient utilisées.
"Nous sommes encore aux premiers stades de développement, mais nous sommes optimistes quant au fait que les nanocoraux deviendront à terme des outils de diagnostic et de traitement utiles pour un large éventail de cancers, " a déclaré Lee. " Cela nous permettra potentiellement non seulement de livrer un médicament, mais aussi de voir la réponse en temps réel à un niveau sous-cellulaire."
Un autre co-auteur de l'étude est SoonGweon Hong, Étudiant diplômé de l'UC Berkeley en bio-ingénierie.
