La chaleur peut être la clé pour tuer certains types de cancer, et de nouvelles recherches d'une équipe comprenant des scientifiques du National Institute of Standards and Technology (NIST) ont donné des résultats inattendus qui devraient aider à optimiser la conception de nanoparticules magnétiques pouvant être utilisées pour fournir de la chaleur directement aux tumeurs cancéreuses.

Lorsqu'il est associé à d'autres traitements tels que la radiothérapie ou la chimiothérapie, la chaleur appliquée directement sur les tumeurs contribue à augmenter l'efficacité de ces types de traitements, et il réduit la dose nécessaire de produits chimiques ou de rayonnement.

C'est là qu'interviennent les nanoparticules magnétiques. Ces boules d'oxyde de fer, quelques dizaines de nanomètres de diamètre, chauffer lorsqu'il est exposé à un champ magnétique puissant. Leur but est d'apporter de la chaleur directement aux tumeurs. Recherche de matériaux, réalisée en partie au NIST Center for Neutron Research (NCNR), a révélé un comportement magnétique qui s'est avéré contre-intuitif pour l'équipe scientifique, une découverte qui affectera les particules choisies pour un traitement particulier.

Choisir le bon type de particules est important car, selon leur structure, ils délivrent une dose différente de chaleur au cancer. Certains chauffent rapidement au début, tandis que d'autres nécessitent un champ magnétique plus puissant pour démarrer mais fournissent finalement plus de chaleur.

"Vous voulez concevoir vos nanoparticules pour le type de cancer que vous traitez, qu'il soit localisé ou propagé dans le corps, " dit Cindi Dennis du NIST. " La quantité d'électricité nécessaire pour créer le champ peut être de 100 kilowatts ou plus. Cela coûte beaucoup d'argent, nous voulons donc aider à concevoir des particules qui feront le meilleur travail. »

Bien que le champ magnétique appliqué pour l'hyperthermie soit de 100 à 1, 000 fois plus faible que celle généralement utilisée pour l'imagerie IRM, Dennis explique, c'est un champ alternatif (la polarité magnétique change rapidement), qui demande beaucoup plus de puissance.

Avec des collègues de la faculté de médecine de l'Université Johns Hopkins, l'Université du Manitoba et dans l'industrie, l'équipe a étudié deux types de nanoparticules d'oxyde de fer, dont chacun a une structure interne différente. Dans une, les cristaux d'oxyde de fer sont soigneusement empilés, comme des briques dans un mur; dans l'autre, l'arrangement est plus aléatoire, comme des balles dans un parc. En soumettant les deux types à un champ magnétique alternatif, l'équipe a découvert que ceux bien empilés avaient besoin d'un champ plus fort que prévu pour chauffer, tandis que les particules aléatoires s'échauffaient plus rapidement, même lorsque le champ était encore faible.

Il a fallu un voyage au NCNR pour comprendre pourquoi ces nanoparticules agissaient étrangement. Les expériences neutroniques ont montré des régions de différentes tailles et formes dans les particules. Au sein de chaque région, les moments dits magnétiques sont uniformes et pointent dans la même direction. Mais les régions elles-mêmes ne s'alignaient pas les unes sur les autres. Ce comportement inattendu des régions, il s'avère, affecte profondément la réponse des nanoparticules à un champ magnétique."

Les matériaux se comportent souvent de manière inattendue à l'échelle nanométrique, et ici nous avons un autre exemple de cela, ", dit Dennis. "Nous espérons que cela aidera à concevoir de meilleurs traitements contre le cancer. Un cancer localisé pourrait être traité avec des nanoparticules qui dégagent immédiatement beaucoup de chaleur car le champ peut être concentré sur une petite région. »