Les nanoparticules sont des particules inférieures à 100 nanomètres. Ils sont généralement obtenus à partir de métaux et, à cause de leur petite taille, ont des propriétés uniques qui les rendent utiles pour des applications biomédicales. Cependant, sans traitement pour rendre leurs surfaces biologiquement inertes, leur efficacité est très limitée. Des chercheurs dirigés par Kazuhiko Ishihara à l'Université de Tokyo ont été les premiers à utiliser des polymères MPC pour modifier les surfaces des nanoparticules. Dans un article récent publié dans la revue Science et technologie des matériaux avancés , ils ont passé en revue les façons actuelles dont les nanoparticules polymères peuvent être utilisées pour transporter un type de petites nanoparticules appelées points quantiques dans les cellules.

Les polymères MPC sont de grosses molécules constituées de chaînes de 2-méthacryloyloxyéthyl phosphorylcholine (MPC). Des nanoparticules bioactives dont les surfaces ont été modifiées avec elles peuvent être utilisées comme composés anti-tumoraux, porteurs de gènes, agents de contraste qui améliorent les images IRM, et des détecteurs de protéines. Les polymères MPC imitent les membranes cellulaires et permettent l'administration de molécules bioactives qui ne sont normalement pas très solubles dans l'eau ou qui pourraient produire des effets secondaires biologiques indésirables. Lorsque les scientifiques attachent des polymères MPC à la surface de nanoparticules inorganiques, ils peuvent fabriquer des substances qui sont facilement transportées dans le sang ou d'autres tissus.

Le groupe d'Ishihara a récemment utilisé ce processus avec des points quantiques pour produire des nanoparticules qui peuvent surpasser les colorants fluorescents organiques traditionnels en imagerie biomédicale. En utilisant une technique simple d'évaporation de solvant, ils ont pu fabriquer des nanoparticules polymères qui contenaient un noyau de points quantiques enchevêtrés dans le polymère nanoparticulaire PLA (poly L-acide lactique), qui était ensuite entouré d'une couche d'un dérivé de polymère MPC appelé PMBN. Cette combinaison a produit des particules qui ont maintenu les mêmes niveaux de fluorescence dans une solution après avoir été stockées pendant plus de six mois à 4 degrés Celsius, et qui fonctionnait dans des environnements d'acidité variable. Alors que les colorants organiques traditionnels perdent leur fluorescence avec un éclairage répété, les nanoparticules de points quantiques de polymère ne l'ont pas fait.

Être utile, les nanoparticules doivent être transportées dans les cellules. Pour y parvenir, l'équipe a testé les performances de plusieurs molécules en les fixant à la surface des particules PMBN/PLA/point quantique. L'analyse a montré que lorsque le peptide pénétrant les cellules appelé R8 - un octapeptide composé de huit acides aminés d'arginine - était attaché aux nanoparticules, ils ont été absorbés par les cellules dans les cinq heures et n'ont eu aucun effet toxique ou inflammatoire sur les cellules même après trois jours.

Des tests supplémentaires ont montré que les cellules avec les particules de points quantiques de polymère proliféraient normalement, et que les nanoparticules se répartissent uniformément dans chaque cellule fille lors de la division. Contrairement aux colorants fluorescents organiques, cela n'a pas affaibli le signal de fluorescence même après 30 heures de prolifération. "C'était le premier rapport montrant la rétention à long terme des nanoparticules dans les cellules. La préparation de nanoparticules bioactives avec des polymères MPC peut être utilisée pour fabriquer des nanodispositifs en cellule dont l'interaction avec les cellules peut être complètement contrôlée, " note Ishihara.