Une équipe de scientifiques du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), en collaboration avec des chercheurs de Monash University Australia, a réussi à augmenter considérablement la stabilité et la biocompatibilité de nanoparticules spéciales transductrices de lumière. L'équipe a développé les nanoparticules dites "à conversion ascendante" qui non seulement convertissent la lumière infrarouge en lumière UV-visible, mais sont également solubles dans l'eau, restent stables dans les fluides corporels complexes tels que le sérum sanguin, et peut être utilisé pour stocker des médicaments. Ils ont créé un outil qui pourrait potentiellement rendre la lutte contre le cancer beaucoup plus efficace. Les chercheurs ont récemment publié leurs résultats dans la revue Angewandte Chemie .

Les nanoparticules sont de minuscules structures, généralement inférieure à 100 nanomètres, qui est environ 500 à 1000 fois plus petite que l'épaisseur d'un cheveu humain. Ces matériaux reçoivent une attention croissante pour les applications biomédicales. S'il est équipé de propriétés appropriées, ils peuvent atteindre presque tous les tissus du corps humain via la circulation sanguine, se transformant en sondes corporelles parfaites.

On sait depuis quelques années que la répartition des nanoparticules dans l'organisme est essentiellement déterminée par leur taille et leurs propriétés de surface. Le Dr Tanmaya Joshi de l'Institut de recherche radiopharmaceutique sur le cancer du HZDR déclare :"Les nanomatériaux à conversion ascendante sont d'un grand intérêt pour l'imagerie biomédicale." "Lorsqu'ils sont stimulés par la lumière infrarouge, ils peuvent envoyer un bleu vif, vert, ou des signaux rouges. Si nous parvenons à diriger ces nano-sondes vers les tissus malades, il peut être particulièrement utile pour le diagnostic du cancer, " le photochimiste de l'équipe, Dr Massimo Sgarzi, ajoutée.

Cependant, ces convertisseurs élévateurs de lumière présentent une faible solubilité dans l'eau ou les fluides tissulaires, une caractéristique indispensable avant qu'une utilisation diagnostique ou thérapeutique puisse être imaginée. Pour l'équipe HZDR ce n'était pas un obstacle, mais plutôt un défi :« Nous avons utilisé un mélange de polymères unique pour recouvrir les particules, " dit le Dr Joshi, qui a rejoint HZDR en 2017 de l'Université Monash, en tant que boursier Humboldt. L'ajout de cette housse de protection rend les nanoparticules transductrices de lumière biocompatibles. Le biologiste Dr Kristof Zarschler ajoute :« Les convertisseurs ascendants sont désormais solubles dans l'eau et ont même une charge de surface neutre. Nos recherches montrent que cette nouvelle couverture peut presque complètement empêcher les propres substances du corps (présentes dans le sérum sanguin) de se particules. En d'autres termes, les nanoparticules semblent désormais porter une cape d'invisibilité. Cette, nous croyons, aidera à éviter leur reconnaissance et leur élimination par les phagocytes du système immunitaire."

Afin de maintenir les nouvelles nano-sondes stables pendant des semaines dans un environnement biologique complexe, les scientifiques relient photochimiquement les composants de la coque de protection les uns aux autres :« Nous avons simplement irradié nos nanoparticules avec de la lumière UV. l'aide de la lumière, " explique le doctorant, Anne Nsubuga. Elle ajoute en outre, "Cette coquille n'a que quelques nanomètres d'épaisseur, et peut même être utilisé pour cacher d'autres substances, par exemple, médicaments contre le cancer, qui pourrait être plus tard libéré dans la tumeur et la détruire."

Suite à cette percée, l'équipe entend maintenant valider leurs résultats actuels dans le vivant :« Pour cela, nous devons d'abord mener des expériences sur les animaux strictement réglementées et éthiquement acceptables. Ce n'est que lorsque notre technologie de capuchon furtif fonctionne sur ceux-ci sans aucun effet secondaire, leur potentiel médical sera exploré en détail et leur application sur les patients pourra être envisagée, " explique prudemment le chef de groupe Dr Holger Stephan.