Les chercheurs en physique de l'UT Arlington ont peut-être développé un moyen d'utiliser la technologie laser pour administrer des médicaments et une thérapie génique au niveau cellulaire sans endommager les tissus environnants. La méthode pourrait éventuellement aider les patients souffrant de maladies génétiques, cancers et maladies neurologiques.

Dans une étude publiée récemment par la revue Nature's Rapports scientifiques , l'équipe a associé des nanoparticules de carbone magnétiques cristallines et des faisceaux laser proches de l'infrarouge à ondes continues pour ce qu'on appelle l'administration photothermique. Les auteurs du nouveau document sont Ali Koymen, un professeur de physique; Samarendra Mohanty, un professeur adjoint de physique; et Ling Gu, un chercheur du laboratoire de Mohanty.

La nouvelle découverte est née d'une étude précédente où Koymen et Mohanty ont utilisé un laser de 50 à 100 milliwatts et la même nanoparticule de carbone, qui absorbe le faisceau, pour chauffer et détruire les cellules cancéreuses en laboratoire. L'équipe a utilisé la nouvelle méthode d'administration photothermique dans des expériences de laboratoire pour introduire des colorants imperméables et de petites molécules d'ADN dans les cellules humaines du cancer de la prostate et du sarcome fibroblastique.

"Dans ce travail, Le Dr Mohanty a utilisé une puissance inférieure, 20 à 30 milliwatts, laser proche infrarouge à onde continue et la nanoparticule pour imprégner la membrane cellulaire sans tuer les cellules. Cette méthode étire la membrane cellulaire souhaitée pour permettre la livraison et a l'avantage supplémentaire de créer un flux de fluide qui accélère le mouvement de ce qui est livré, " dit Koymen, dont le laboratoire a créé la nanoparticule de carbone magnétique cristalline de l'étude en utilisant une décharge de plasma électrique à l'intérieur d'une solution de toulène.

L'introduction d'ADN étranger ou d'autres petites molécules directement dans les cellules est essentielle pour certaines des méthodes les plus avancées développées en thérapie génique, vaccins, l'imagerie du cancer et d'autres traitements médicaux. Actuellement, la pratique prédominante consiste à utiliser des virus pour l'administration aux cellules. Malheureusement, la portée de ce qui peut être délivré avec les virus est très limitée et l'interaction virale peut entraîner des réponses inflammatoires et d'autres complications.

Les scientifiques qui cherchent à créer un chemin dans la cellule sans utiliser de virus ont également expérimenté l'utilisation de faisceaux laser UV-visible seuls. Mais cette méthode endommage les cellules environnantes et a un niveau d'efficacité relativement faible.

Un avantage significatif de la nouvelle méthode est que l'absorption de la lumière dans le proche infrarouge de la nanoparticule peut être utilisée pour amplifier sélectivement l'interaction du laser de faible puissance avec le tissu ciblé et « les dommages induits par le laser aux cellules non ciblées le long du chemin d'irradiation peuvent être évités. , ", indique le rapport. Les propriétés magnétiques des nanoparticules signifient également qu'elles peuvent être localisées avec un champ magnétique externe; par conséquent, une concentration plus faible peut être utilisée efficacement.

"Les universités de recherche comme l'UT Arlington encouragent les professeurs et les étudiants à suivre chaque nouvelle découverte avec des questions encore plus profondes, " a déclaré Pamela Jansma, doyen de l'UT Arlington College of Science.

"Avec leur dernière publication, Drs. Koymen, Mohanty et Gu ont poussé leur collaboration à un nouveau niveau alors qu'ils continuent de progresser vers des implications précieuses pour la santé humaine et le traitement des maladies. »

Les nanoparticules de carbone produites pour l'étude sur le cancer variaient de cinq à 20 nanomètres de large. Un cheveu humain vaut environ 100, 000 nanomètres de large. Les nanoparticules de carbone magnétiques sont également fluorescentes. Donc, ils peuvent être utilisés pour améliorer le contraste de l'imagerie optique des tumeurs ainsi que celui de l'IRM.