James Bond aimait que son martini soit "secoué pas remué", et maintenant les chercheurs d'A*STAR ont découvert que trembler, plutôt que de remuer, produit également de meilleures nanoparticules pour la bio-imagerie, avec des implications importantes pour l'espionnage du cancer.

Les sondes fluorescentes actuellement utilisées pour la bioimagerie (par exemple, les points quantiques de séléniure de cadmium) sont suffisamment fluorescents pour apparaître sur les détecteurs, mais peuvent être toxiques et donc impropres à une utilisation dans le corps. Maintenant, Bin Liu et ses collègues de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux A*STAR ont fabriqué avec succès des sondes à nanoparticules qui sont biocompatibles et ont également une spécificité et une photostabilité élevées. Par ailleurs, ces nouvelles sondes ont d'excellentes performances dans la région du rouge lointain au proche infrarouge du spectre électromagnétique, qui présente un intérêt particulier pour l'imagerie du cancer.

La méthode de l'équipe est élégante dans sa simplicité :elle améliore les propriétés optiques des sondes en faisant simplement varier la taille et la forme des nanoparticules. "Cela nous permet de contourner les processus complexes de conception et de synthèse moléculaire, " explique Liu. " Il fournit une méthode facile mais efficace pour développer des sondes fluorescentes dans le rouge lointain et le proche infrarouge. "

Les chercheurs ont produit les nanoparticules dans l'eau par deux méthodes :agitation et ultrasonication (c'est-à-dire « trembler » à des fréquences très élevées). Les ultrasons ont donné des nanoparticules d'une taille moyenne de 4 nanomètres, qui est considérablement plus petit que leurs homologues agités. Ces nanoparticules étaient également beaucoup plus lumineuses, ayant un rendement quantique de 26% dans l'eau, plus de cinq fois plus brillant que les nanoparticules produites par agitation.

Liu explique que les ultrasons produisent des chaînes polymères plus proches les unes des autres, résultant en "des structures compactes qui peuvent empêcher efficacement l'invasion d'eau et ainsi supprimer la trempe, produisant une fluorescence améliorée."

Les chercheurs ont ensuite testé le comportement des nanoparticules produites par sonication dans un environnement biologique afin de déterminer si elles seraient des sondes efficaces pour une cible biologique spécifique. Ils ont choisi la streptavidine, une protéine qui a une affinité élevée pour la molécule d'adhésion des cellules épithéliales (EpCAM) ― un biomarqueur commun pour divers cancers. Après avoir conjugué la streptavidine aux surfaces des nanoparticules, les chercheurs ont étudié l'efficacité des nanoparticules en tant que sonde extracellulaire pour EpCAM en utilisant des cellules cancéreuses du sein MCF-7 comme lignée cellulaire modèle (voir image). Les nanoparticules présentaient une excellente photostabilité et une fluorescence beaucoup plus élevée qu'une sonde disponible dans le commerce (Cy3-SA).

Liu note qu'en remplaçant la streptavidine par une autre protéine, les mêmes nanoparticules pourraient être utilisées pour cibler d'autres biomarqueurs. "Cela conduira à une nouvelle génération de sondes fluorescentes pour la thérapie guidée par l'image, " elle dit.