(PhysOrg.com) -- Les chimistes de l'Université Rice ont trouvé un moyen de charger plus de 2 millions de minuscules particules d'or appelées nanotiges dans une seule cellule cancéreuse. Cette percée pourrait accélérer le développement de traitements contre le cancer qui utiliseraient des nanotiges comme de minuscules éléments chauffants pour cuire les tumeurs de l'intérieur.

La recherche apparaît en ligne cette semaine dans la revue chimique Angewandte Chemie Édition Internationale .

"Les cellules cancéreuses du sein que nous avons étudiées étaient tellement chargées de nanotiges d'or que leur masse a augmenté en moyenne d'environ 13%, " a déclaré le responsable de l'étude Eugene Zubarev, professeur agrégé de chimie à Rice. "Remarquablement, les cellules ont continué à fonctionner normalement, même avec tout cet or à l'intérieur."

Bien que le but ultime soit de tuer le cancer, Zubarev a déclaré que la stratégie consiste à fournir des particules non toxiques qui ne deviennent mortelles que lorsqu'elles sont activées par un laser. Les nanotiges, qui ont à peu près la taille d'un petit virus, peut récolter et convertir une lumière autrement inoffensive en chaleur. Mais parce que chaque nanotige rayonne une chaleur infime, il en faut beaucoup pour tuer une cellule.

"Idéalement, vous souhaitez utiliser un laser de faible puissance pour minimiser les risques pour les tissus sains, et plus vous pouvez charger de particules à l'intérieur de la cellule, plus vous pouvez régler le niveau de puissance et le temps d'irradiation, " dit Zubarev, chercheur à Rice's BioScience Research Collaborative (BRC).

Malheureusement, les scientifiques qui étudient les nanotiges d'or ont trouvé difficile de charger un grand nombre de particules dans des cellules vivantes. Pour commencer, les nanotiges sont de l'or pur, ce qui signifie qu'ils ne se dissoudront pas en solution à moins qu'ils ne soient combinés avec une sorte de polymère ou de tensioactif. Le plus couramment utilisé d'entre eux est le bromure de cétyltriméthylammonium, ou CTAB, un produit chimique savonneux souvent utilisé dans les revitalisants capillaires.

CTAB est un ingrédient clé dans la production de nanotiges, les scientifiques se sont donc souvent appuyés dessus pour rendre les nanotiges solubles dans l'eau. CTAB fait ce travail en enduisant la surface des nanotiges de la même manière que le savon enveloppe et dissout les gouttelettes de graisse dans l'eau de vaisselle. Les nanotiges enrobées de CTAB ont également une charge positive sur leurs surfaces, ce qui encourage les cellules à les ingérer. Malheureusement, Le CTAB est également toxique, ce qui le rend problématique pour les applications biomédicales.

Dans la nouvelle recherche, Zubarev, Rice étudiant diplômé Leonid Vigderman et ancien étudiant diplômé Pramit Manna, maintenant chez Applied Materials Inc., décrivent une méthode pour remplacer complètement CTAB par une molécule étroitement apparentée appelée MTAB qui a deux atomes supplémentaires attachés à une extrémité.

Les atomes supplémentaires - un soufre et un hydrogène - permettent au MTAB de former une liaison chimique permanente avec les nanotiges d'or. En revanche, CTAB se lie plus faiblement aux nanotiges et a tendance à fuir dans les milieux environnants de temps en temps, qui est considéré comme la cause sous-jacente de la toxicité des nanotiges enrobées de CTAB.

Il a fallu Zubarev, Vigderman et Manna plusieurs années pour identifier la stratégie optimale pour synthétiser le MTAB et le substituer au CTAB à la surface des nanotiges. En outre, ils ont développé un procédé de purification qui peut éliminer complètement toutes les traces de CTAB d'une solution de nanotiges.