Un nouveau projet au National Physical Laboratory (NPL) développera des méthodologies pour mesurer l'impact radio-biologique des nanoparticules d'or, lorsqu'il est utilisé en combinaison avec des rayonnements ionisants pour améliorer les traitements de radiothérapie et l'imagerie médicale.

Les nanoparticules sont actuellement utilisées dans plusieurs applications médicales et bien d'autres ont été suggérées, avec de grands avantages potentiels pour les patients et les prestataires de soins. En raison de leur masse atomique élevée, les nanoparticules d'or peuvent absorber beaucoup plus de rayonnement que les cellules des tissus mous, ce qui les rend idéales pour augmenter la dose de rayonnement dans les tumeurs ou améliorer le contraste de tissus spécifiques lors de l'imagerie diagnostique (par exemple, le dopage d'un tissu avec 1% de son poids avec des nanoparticules doublerait la dose de rayonnement absorbée après une exposition aux rayons X kV).

Profitant de la biocompatibilité de l'or, les nanoparticules peuvent être injectées par voie intraveineuse et s'accumuleront naturellement dans n'importe quelle zone de fuite vasculaire telle que les tumeurs. De plus, des anticorps spécifiques peuvent être liés aux nanoparticules d'or pour une sélectivité plus spécifique avec des types particuliers de cellules. Cependant, la quantité et la qualité des effets de rayonnement renforcés par les nanoparticules dépendent fortement de plusieurs paramètres tels que l'absorption cellulaire des nanoparticules (des nanoparticules plus petites pourraient pénétrer dans le noyau cellulaire et interagir avec les molécules d'ADN), taille des nanoparticules, concentration, frais et similaires.

Pour utiliser en toute sécurité et efficacement les nanoparticules d'or, donc, nous devons étudier et quantifier l'impact accru des rayonnements qu'ils provoquent. Cela nécessite des mesures traçables et des normes rigoureuses pour définir et quantifier les paramètres clés, ce qui permettra d'optimiser les traitements eux-mêmes et de permettre leur régulation.

Le nouveau projet travaillera vers cet objectif en utilisant l'expertise trouvée dans plusieurs groupes de recherche différents au NPL, en collaboration avec des universités et des instituts de recherche du monde entier.

Le groupe Dosimétrie des rayonnements calculera les doses de rayonnement améliorées et étudiera les changements au niveau nano- et microscopique suite à l'interaction des faisceaux de rayonnement avec les nanoparticules. Des investigations en radiochimie et radiobiologie valideront et compléteront les études de dosimétrie afin de développer des modèles adaptés reliant les caractéristiques des nanoparticules, dépôt d'énergie et réponse biologique.

Le groupe Biotechnologie contribuera avec des techniques de microscopie avancées qui peuvent vérifier l'emplacement et l'absorption des nanoparticules dans les cellules et les tissus. Le groupe Surface &Nanoanalyse utilisera des techniques de nanotechnologie pour caractériser leurs propriétés physiques et trouver les meilleures méthodes pour les produire.

Il y aura une collaboration formelle et informelle avec des chercheurs externes d'organisations, y compris l'Université Queen's de Belfast et l'Université de Surrey, ainsi que l'apport du Laboratoire de Caractérisation des Nanotechnologies (NCL), fait partie des National Institutes of Health des États-Unis. La méthodologie de caractérisation sera mise à disposition de l'Agence de réglementation des médicaments et des produits de santé (MHRA), qui étudie la réglementation de l'utilisation médicale des nanoparticules.

Giuseppe Schettino, du Groupe de dosimétrie des rayonnements du NPL, mentionné:

"Contrairement à d'autres recherches connexes, ce projet multidisciplinaire se concentrera sur le développement d'une méthodologie pour évaluer et quantifier les effets des nanoparticules et des rayonnements. Nous espérons que cela sera très précieux pour les fabricants et aidera à traduire la recherche du laboratoire dans les hôpitaux et les cliniques où elle peut bénéficier aux patients. »