(PhysOrg.com) -- Les chercheurs ont démontré un nouvel outil d'imagerie pour suivre les structures appelées nanotubes de carbone dans les cellules vivantes et la circulation sanguine, ce qui pourrait aider les efforts visant à perfectionner leur utilisation dans la recherche biomédicale et la médecine clinique.

Les structures ont des applications potentielles dans l'administration de médicaments pour traiter des maladies et l'imagerie pour la recherche sur le cancer. Deux types de nanotubes sont créés dans le processus de fabrication, métalliques et semi-conducteurs. Jusqu'à maintenant, cependant, il n'y a eu aucune technique pour voir les deux types dans les cellules vivantes et la circulation sanguine, dit Ji-Xin Cheng, professeur agrégé de génie biomédical et de chimie à l'Université Purdue.

La technique d'imagerie, appelé absorption transitoire, utilise un laser proche infrarouge pulsé pour déposer de l'énergie dans les nanotubes, qui sont ensuite sondés par un second laser proche infrarouge.

Les chercheurs ont surmonté des obstacles clés dans l'utilisation de la technologie d'imagerie, détecter et surveiller les nanotubes dans les cellules vivantes et les souris de laboratoire, dit Cheng.

« Parce que nous pouvons le faire à grande vitesse, nous pouvons voir ce qui se passe en temps réel lorsque les nanotubes circulent dans le sang, " il a dit.

Les résultats sont détaillés dans un document de recherche publié en ligne dimanche (4 décembre) dans la revue Nature Nanotechnologie .

La technique d'imagerie est « sans étiquette, " c'est-à-dire qu'il n'exige pas que les nanotubes soient marqués avec des colorants, le rendant potentiellement pratique pour la recherche et la médecine, dit Cheng.

« C'est un outil fondamental pour la recherche qui fournira des informations à la communauté scientifique pour apprendre à perfectionner l'utilisation des nanotubes pour des applications biomédicales et cliniques, " il a dit.

La méthode d'imagerie conventionnelle utilise la luminescence, ce qui est limité car il détecte les nanotubes semi-conducteurs mais pas les métalliques.

Les nanotubes ont un diamètre d'environ 1 nanomètre, ou à peu près la longueur de 10 atomes d'hydrogène enfilés ensemble, ce qui les rend beaucoup trop petits pour être vus avec un microscope optique conventionnel. L'un des défis de l'utilisation du système d'imagerie par absorption transitoire pour les cellules vivantes était d'éliminer les interférences causées par la lueur de fond des globules rouges, qui est plus brillant que les nanotubes.

Les chercheurs ont résolu ce problème en séparant les signaux des globules rouges et des nanotubes dans deux « canaux » distincts. La lumière des globules rouges est légèrement retardée par rapport à la lumière émise par les nanotubes. Les deux types de signaux sont "séparés en phase" en les limitant à des canaux différents en fonction de ce retard.

Les chercheurs ont utilisé la technique pour voir des nanotubes circuler dans les vaisseaux sanguins des lobes d'oreilles de souris.

« Ceci est important pour l'administration de médicaments, car vous voulez savoir combien de temps les nanotubes restent dans les vaisseaux sanguins après leur injection, " a déclaré Cheng. " Vous devez donc les visualiser en temps réel circulant dans le sang. "

Les structures, appelés nanotubes de carbone monoparoi, sont formés en enroulant une couche de graphite d'un atome d'épaisseur appelée graphène. Les nanotubes sont intrinsèquement hydrophobes, ainsi certains des nanotubes utilisés dans l'étude ont été recouverts d'ADN pour les rendre solubles dans l'eau, qui est nécessaire pour qu'ils soient transportés dans la circulation sanguine et dans les cellules.

Les chercheurs ont également pris des images de nanotubes dans le foie et d'autres organes pour étudier leur distribution chez la souris, et ils utilisent la technique d'imagerie pour étudier d'autres nanomatériaux tels que le graphène.