Nanoparticules fluorescentes dans les cellules. Crédit :Elena Petersen
Un groupe de chercheurs du MIPT avec leurs collègues de Moscou, Nijni Novgorod, L'Australie et les Pays-Bas ont mené la première étude systématique analysant l'innocuité des nanoparticules dites de conversion ascendante qui peuvent être utilisées pour traiter le cancer de la peau et d'autres maladies de la peau. Cette étude est l'une des étapes les plus importantes sur la voie de nouvelles, méthodes sûres et efficaces pour diagnostiquer et traiter le cancer.
C'est en 1908 que le naturaliste et médecin allemand Paul Ehrlich a eu l'idée d'une "balle magique" - un médicament qui ne combattrait que les microbes pathogènes ou les cellules cancéreuses, sans affecter les cellules saines. Un siècle plus tard, les chimistes et les médecins sont plus près que jamais de réaliser cette idée, grâce à la nanotechnologie.
Entrer dans le corps, les nanoparticules de certaines substances peuvent s'accumuler dans les cellules tumorales, « ignorer » les plus sains. Il est possible d'attacher les molécules de médicaments ou d'agents de diagnostic à de telles nanoparticules pour trouver des cellules cancéreuses et les détruire sans endommager les autres cellules du corps.
Dans ce but, les chercheurs utilisent des nanoparticules d'or et des matériaux ferromagnétiques, les chauffer avec des courants électriques à haute fréquence afin qu'ils tuent les cellules cancéreuses de l'intérieur. L'un des types de nanoparticules les plus prometteurs pour le diagnostic et le traitement du cancer est ce qu'on appelle les nanoparticules à conversion ascendante (UCNP). Ils convertissent le rayonnement proche infrarouge, qui peut pénétrer profondément dans les tissus humains, en lumière visible, permettant de détecter les cellules cancéreuses dans les tissus de l'organisme, les changer et suivre l'évolution du traitement. Les UCNP peuvent être configurés de manière à libérer des médicaments à l'aide de la lumière.
Différents types de revêtement pour les nanoparticules d'upconversion. Crédit :Elena Petersen
Cependant, avant de développer des méthodes thérapeutiques basées sur l'utilisation de nanoparticules, il faut déterminer s'ils causent ou non des dommages aux cellules saines - c'est l'objet de la recherche menée par Elena Petersen et Inna Trusova du MIPT et leurs collègues de Moscou, Nijni Novgorod, Australie et Pays-Bas.
"Malgré le fait qu'il existe un grand nombre d'études sur la cytotoxicité des UCNP, tous sont circonstanciels d'une certaine manière, parce que l'étude de ce problème était périphérique pour leurs auteurs, " dit Petersen, le responsable du Laboratoire de Technologies Cellulaires et Moléculaires du MIPT. "Nous avons fait la première étude systématique des effets des nanoparticules sur les cellules."
Les chercheurs ont étudié les propriétés de l'un des types les plus courants d'UCNP, qui est dérivé du fluorure de sodium et d'yttrium (Na[YF4]) dopé aux terres rares erbium et ytterbium. Le groupe a testé comment ces nanoparticules sont absorbées par les fibroblastes (les cellules du tissu conjonctif humain) et les kératinocytes (cellules épidermiques), et étudié comment les nanoparticules affectent la viabilité cellulaire.
Les résultats montrent que la cytotoxicité des UCNP dépend du type cellulaire. Ils ne sont pas toxiques pour les fibroblastes dermiques et légèrement toxiques pour les kératinocytes. Cependant, la toxicité pour les kératinocytes dépend de la concentration des nanoparticules, ce qui signifie que ces cellules peuvent être utilisées comme indicateur biologique pour évaluer la sécurité de différents types d'UCNP.
En plus des nanoparticules "nues", là, les chercheurs ont testé plusieurs modifications de nanoparticules enrobées de polymère. Dans ces cas, la différence entre la réponse des fibroblastes et des kératinocytes était encore plus élevée - par exemple, les particules enrobées de polyéthylèneimine interféraient avec le métabolisme intracellulaire des kératinocytes, mais n'a eu aucun effet sur les fibroblastes. Le groupe a identifié les types de revêtement polymère qui rendent les nanoparticules aussi sûres que possible.
"Cette étude est une étape importante vers l'utilisation des UCNP pour diagnostiquer et traiter le cancer de la peau et d'autres maladies de la peau, " dit Petersen. Selon elle, il existe déjà des études sur l'utilisation des nanoparticules pour le traitement des maladies de la peau, mais pour les utiliser à grande échelle, il est nécessaire de prouver qu'ils sont sûrs et efficaces.
