Besoin de tuer des tumeurs ? Il suffit d'ajouter de la chaleur.

C'est la promesse des nanoparticules magnétiques chauffées, une technologie au son futuriste qui pourrait un jour être utilisée pour faire frire et éradiquer les cellules cancéreuses sans endommager les tissus sains ailleurs dans le corps.

De nouvelles recherches menées par l'Université de Buffalo font progresser ce concept, avec des scientifiques développant des nanoparticules qui peuvent zapper les tumeurs avec des quantités importantes de chaleur sous un champ magnétique faible. L'étude a été publiée en ligne le 21 juin dans la revue Petit , et a été sélectionné comme futur article de couverture.

"La principale réalisation de notre travail est la performance de chauffage considérablement améliorée des nanoparticules dans des conditions de faible champ adaptées aux applications cliniques. La meilleure puissance de chauffage que nous avons obtenue est proche de la limite théorique, dépassant largement certaines des particules les plus performantes produites par d'autres équipes de recherche, " dit Hao Zeng, Doctorat., professeur de physique à l'UB College of Arts and Sciences, qui a mené le projet.

Il explique que la thérapie a un certain nombre d'avantages potentiels par rapport aux autres voies de traitement. C'est peu invasif, et ne devrait pas générer le type d'effets secondaires graves souvent associés à la chimiothérapie et à la radiothérapie, il dit.

"Le traitement ne réchauffera que la région où se trouvent les nanoparticules sans affecter les tissus sains plus éloignés, nous anticipons donc peu d'effets secondaires, " dit Zeng. " De plus, le champ magnétique utilisé pour exciter les particules peut pénétrer profondément dans le corps à partir d'un instrument qui ne nécessite aucun contact ou insertion de sondes. En tant que tel, la thérapie peut atteindre des parties du corps qui ne sont pas facilement accessibles à la chirurgie."

L'étude était une collaboration entre UB; Université normale de la capitale à Pékin, Chine; l'hôpital général chinois de l'APL à Pékin; et l'Université du Nebraska Omaha. Shuli He, Doctorat., chercheur invité à l'UB de la Capital Normal University, était le premier auteur.

Propriétés magnétiques soigneusement réglées

Il reste encore beaucoup de recherches à faire avant que les nanoparticules ne soient disponibles pour les patients.

Mais voici comment la thérapie fonctionnerait :d'abord, les médecins utiliseraient des technologies de ciblage pour diriger les nanoparticules vers les tumeurs du corps des patients. Puis, l'exposition à un champ magnétique alternatif inciterait l'orientation magnétique des particules à basculer d'avant en arrière des centaines de milliers de fois par seconde. Ce processus provoquerait le réchauffement des particules en absorbant l'énergie du champ électromagnétique et en la convertissant en énergie thermique dans les régions ciblées.

Cette forme de traitement du cancer est connue sous le nom d'hyperthermie à nanoparticules magnétiques, et ce n'est pas nouveau. Mais Zeng et ses collègues ont conçu de nouvelles nanoparticules magnétiques qui deviennent plus chaudes et génèrent de la chaleur quelques fois plus rapidement que certaines des nanoparticules magnétiques les plus performantes étudiées dans des conditions de faible champ, il dit.

« Dans le corps, l'énergie thermique est continuellement emportée - par exemple, par le flux sanguin, ce qui rend difficile d'atteindre la température requise pour tuer les cellules cancéreuses, " dit Zeng. " Il faut des particules avec le pouvoir calorifique le plus élevé possible. Nos particules ont démontré une puissance de chauffage impressionnante même à une faible amplitude de champ magnétique et à une fréquence jugée sans danger pour le corps humain."

L'équipe a conçu deux types de nanoparticules, chacun étant constitué d'alliages métalliques choisis pour leur capacité à générer de la chaleur sous champ magnétique. L'une des nouvelles nanoparticules contient de la ferrite de cobalt et de manganèse, tandis que l'autre est en ferrite de zinc.

Les particules de manganèse-cobalt-ferrite ont atteint leur puissance de chauffage maximale sous des champs magnétiques élevés. Mais les particules de ferrite de zinc biocompatibles se sont réchauffées avec une efficacité impressionnante sous un champ ultra-faible.

"Le résultat est que nos particules de ferrite de zinc sont conçues pour des champs faibles adaptés aux applications cliniques, " dit Zeng. "Pour d'autres particules rapportées dans la littérature, le champ utilisé est généralement plus élevé. La plupart de ces autres particules ne sont pas capables de chauffer aux paramètres de champ que nous avons choisis."

Testé dans du ciment osseux magnétique

Zeng envisage le traitement du cancer des os comme une des premières applications des nanoparticules magnétiques chauffées.

Comme il l'explique, "Typiquement, après une intervention chirurgicale pour enlever les tumeurs osseuses, un matériau synthétique appelé ciment osseux est injecté pour combler les vides. Si nous introduisons nos nanoparticules dans le ciment osseux, ils peuvent être chauffés à la demande pour tuer toutes les cellules tumorales qui restent à proximité, et aider à prévenir la récurrence du cancer."

Pour simuler ce scénario, Zeng et ses collègues ont incorporé leurs nanoparticules de ferrite de zinc dans du ciment osseux et l'ont utilisé pour chauffer une côte de porc. Avec juste un petit nombre de nanoparticules (1 pour cent du ciment osseux, par poids), le dispositif expérimental a atteint une température suffisamment élevée pour tuer les cellules tumorales.