La radiothérapie utilisée dans le traitement du cancer est une méthode de traitement prometteuse, bien qu'assez aveugle. En effet, elle affecte aussi bien les tissus sains voisins que les tumeurs. Les chercheurs ont ainsi exploré les possibilités d'utiliser divers radio-sensibilisateurs; ces entités nanométriques focalisent les effets destructeurs de la radiothérapie plus spécifiquement sur les cellules tumorales.
Dans une étude publiée dans EPJ D , les physiciens ont maintenant montré que la production d'électrons de basse énergie par des radio-sensibilisateurs constitués de nanostructures de carbone repose sur un mécanisme physique clé appelé plasmons - les excitations collectives d'électrons dits de valence; un phénomène déjà documenté dans les sensibilisateurs aux métaux rares. Cette recherche a été menée par Alexey Verkhovtsev, affilié au MBN Research Center de Francfort, Allemagne et Institut physico-technique A.F. Ioffe à Saint-Pétersbourg, La Russie et une équipe internationale.
Les radiosensibilisateurs à nanoparticules sont des composés à l'échelle nanométrique, généralement composé de métaux rares tels que l'or enrobé, platine, ou gadolinium. Les sensibilisateurs alternatifs pourraient être constitués de nanostructures à base de carbone, tels que les fullerènes ou les nanotubes, à condition qu'ils soient biocompatibles et non toxiques. Des études antérieures ont révélé que les nanoparticules d'or et de platine produisent un grand nombre d'électrons via le mécanisme d'excitation des plasmons. Dans le cas d'une nanoparticule de carbone, ce phénomène donne des électrons avec une énergie plus élevée que les métaux purs, induisant ainsi des dommages biologiques plus importants.
Dans cette étude, les auteurs ont analysé les spectres d'électrons secondaires émis par une nanoparticule de carbone composée de fullerite, une forme cristalline de fullerène C60, irradié par un faisceau d'ions constitué de protons rapides. Ils ont quantifié le rendement électronique dans une large gamme d'énergie cinétique, en utilisant plusieurs approches théoriques et numériques différentes. Ils ont découvert qu'un milieu contenant une nanoparticule de carbone incrustée produit un nombre d'électrons de faible énergie plusieurs fois supérieur à celui émis par l'eau pure. Cela peut conduire au développement de nouveaux types de sensibilisateurs composés de pièces métalliques et à base de carbone.
