Pour les chercheurs de l'Université du Wisconsin-Milwaukee qui étudient la toxicité des nanoparticules d'or - un matériau minuscule avec des applications biomédicales potentiellement importantes - la route vers une nouvelle avancée médicale peut ou non être pavée d'or.

Ces particules métalliques ultrafines sont très prometteuses pour le traitement de maladies aussi diverses que le cancer, diabète ou sida, mais les scientifiques doivent prouver que de nouvelles façons de traiter la maladie ne feront pas de mal.

Reinhold Hutz, professeur de sciences biologiques à l'UWM, et l'étudiant diplômé Jeremy Larson étudient si les nanoparticules d'or ciblent et perturbent l'appareil reproducteur féminin - la seule recherche de ce genre aux États-Unis.

La taille des nanoparticules d'or varie de 1 à 100 nanomètres; un nanomètre est environ un milliardième de la taille d'un étalon. Notant l'échelle remarquable des nanoparticules, Larson a mis les particules en perspective :« Si une nanoparticule avait la taille d'un ballon de football, un virus aurait la taille d'une personne."

Ce qui distingue les nanoparticules des particules d'autres tailles, ce sont leurs propriétés physiques et chimiques uniques. La compatibilité d'autres molécules biologiques avec les nanoparticules d'or, par exemple, en fait des candidats de choix pour l'administration de médicaments spécifiques aux tissus.

« Un médicament (constitué de nanoparticules) pourra un jour être développé pour cibler un type spécifique de tumeur cancéreuse et limiter les effets secondaires indésirables ressentis par le patient, " a déclaré Larson.

Se concentrer sur la toxicité des nanoparticules d'or dans l'appareil reproducteur était une progression naturelle pour Hutz, qui a consacré une grande partie de sa carrière à comprendre la fonction ovarienne. Un intérêt pour la façon dont les toxiques environnementaux agissent comme des œstrogènes chez les femmes a conduit Hutz et son ancienne étudiante diplômée Rose Stelzer à étudier la toxicité des nanoparticules d'or. Hutz a dit que lui et Stelzer se demandaient quel rôle, si seulement, des nanoparticules d'or joueraient un rôle dans la production d'œstrogènes ovariens.

Leur article de 2009 publié dans le Journal de la reproduction et du développement ont montré que les nanoparticules d'or s'accumulent dans les cellules ovariennes spécialisées dans la production d'œstrogènes. Par ailleurs, Hutz et Stelzer ont découvert que les particules modifient la quantité d'œstrogène produite par les cellules, incitant les scientifiques à spéculer que les particules pourraient nuire à la fertilité féminine.

Le travail de Larson a commencé là où son prédécesseur s'était arrêté. Larson explore le rôle des nanoparticules d'or dans le contexte de l'ovaire intact - la prochaine étape logique après l'étude des cellules en culture. Les conclusions préliminaires de Larson indiquent que, En effet, les nanoparticules d'or modifient les gènes impliqués dans la production de stéroïdes ovariens.

En termes d'utilisation potentielle de ces nanoparticules dans l'administration de médicaments, Hutz a déclaré que modifier la conception des nanoparticules d'or - principalement en ajoutant de petits groupes chimiques qui modifient la chimie - peut les rendre moins toxiques.

Hutz a déclaré que les futures études dans son laboratoire examineraient le sort des nanoparticules d'or chez l'animal entier, où la fonction ovarienne est influencée par un éventail de facteurs physiologiques difficiles à recréer dans un plat. "Nous devons savoir comment les nanoparticules d'or se déplacent dans l'animal intact, où ils vont, comment elles sont traitées et ce que les nanoparticules font aux organes du corps, ", a déclaré Hutz.

Robert Tanguay, professeur de toxicologie environnementale et moléculaire à l'Oregon State University, D'accord.

« Étant donné que ces études ont été menées en dehors de l'animal, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer si des expositions écologiquement pertinentes aux nanoparticules manufacturées poseraient un risque important pour le système reproducteur des mammifères, " il a dit.

Larson a déclaré que son expérience en laboratoire consistait en de nombreuses « pièces mobiles » :des heures exigeantes, territoire inexploré et une chasse continue aux dollars de recherche.

Un manque de financement, Hutz et Larson ont convenu, est le principal obstacle à la recherche. Hutz a déclaré que son laboratoire est financé en partie par l'argent du Children's Environmental Health Sciences Core Center, un consortium de recherche basé à Milwaukee financé par le National Institute of Environmental Health Sciences. Le centre vise à comprendre les causes environnementales des maladies infantiles et à communiquer ces connaissances aux communautés et aux décideurs, selon le directeur du centre David Petering, professeur de chimie à l'UWM.

"Il n'y a que 17 de ces centres dans le pays, décerné par concours à des institutions académiques comme Harvard, MIT, Johns Hopkins et l'Université du Wisconsin-Milwaukee, ", a déclaré Petering.

Le centre est une initiative conjointe de l'UWM, le Children's Research Institute of Children's Hospital of Wisconsin et le département de pédiatrie du Medical College of Wisconsin, avec des scientifiques participants de l'Université Marquette, UW-Madison et UW-Parkside.

« Des chercheurs comme le Dr Hutz ont accès à un personnel et à une infrastructure spéciaux, financement de la recherche exploratoire, et une grande communauté de scientifiques qui se consacrent à travailler ensemble pour améliorer la santé des enfants, ", a déclaré Petering.

En tant qu'étudiant diplômé, Larson fait partie d'une communauté scientifique moins visible composée de stagiaires et de scientifiques en début de carrière dans les universités de la ville. De nombreux étudiants diplômés et chercheurs postdoctoraux restent dans les coulisses, travaillant dans des laboratoires et publiant leurs découvertes hors de la vue du public. Larson, cependant, a déclaré qu'il était déterminé à mettre en valeur les recherches qu'il effectue à l'UWM. Il a ajouté qu'il est souvent en compétition pour des bourses et des prix avec des étudiants venant de plus grands, institutions de recherche mieux financées. Ses recherches sur les nanoparticules d'or ont remporté plusieurs prix lors de réunions scientifiques nationales.

Larson a noté qu'il apprécie les opportunités d'aller au-delà de sa paillasse de laboratoire et de se connecter avec les autres.

"Dans mon esprit, le plus difficile, pourtant le plus agréable, l'aspect de notre travail est la collaboration, effort interdisciplinaire qui puise dans de nombreux domaines de la science - physique, ingénierie, chimie, biologie et toxicologie moléculaire.

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