Le cancer deviendra plus facile à détecter et à diagnostiquer précocement grâce à l'imagerie par résonance magnétique (IRM) grâce aux chercheurs d'A*STAR qui ont conçu des agents de contraste à nanoparticules d'oxyde de fer biocompatibles¹.

Alors que les composés à base de gadolinium se sont avérés efficaces comme agents de contraste pour améliorer le rapport signal/bruit pendant l'IRM, ils peuvent provoquer des effets secondaires tels que la fibrose systémique néphrogénique qui peut affecter les patients présentant une fonction rénale réduite. Les nanoparticules d'oxyde de fer sont apparues comme des alternatives à faible risque. Dans des environnements biologiques complexes, cependant, ces nanoparticules ont tendance à se dégrader, agrégat, et adhérer à d'autres substances, ce qui réduit leur activité magnétique.

Pour atténuer ce problème, une équipe dirigée par David Paramelle, de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux A*STAR, a développé des revêtements peptidiques qui empêchent la décomposition et l'agrégation des nanoparticules tout en facilitant la biocompatibilité. Ces revêtements sont cruciaux pour la transition des agents de contraste à base d'oxyde de fer vers une utilisation clinique.

S'appuyant sur leur vaste expérience des nanoparticules d'argent et d'or enrobées de peptides, les chercheurs ont créé une bibliothèque de peptides courts et déposé ces composés sur les nanoparticules d'oxyde de fer pour produire divers films monocouches. Ils ont également synthétisé des ligands analogues pour combler tout espace entre les peptides à la surface des nanoparticules et générer des revêtements mixtes.

Chaque peptide comprenait une tige reliée à un « pied » et une « tête » à chaque extrémité. Alors que le pied a ancré le peptide aux nanoparticules, la tête fonctionnalisée à l'alcool stabilise les nanoparticules et stoppe les interactions indésirables avec l'environnement.

"La partie délicate a été de trouver un pied avec une force de fixation élevée, " expliqua Paramelle, car, les nanoparticules d'oxyde de fer présentaient une chimie différente malgré leur géométrie sphérique et leur taille similaires à celles des nanoparticules d'or et d'argent."

"Pour concevoir les peptides, nous avons dû retourner à la planche à dessin, " dit Paramelle, notant que le passage des métaux nobles, qui se lient préférentiellement aux molécules soufrées, à l'oxyde de fer a élargi la gamme des groupes fonctionnels servant de pied pour inclure les phosphates et les acides carboxyliques.

Grâce à des tests de plus en plus rigoureux, les chercheurs ont évalué la capacité de chaque film à stabiliser les nanoparticules dans des conditions biologiques tout en conservant leurs propriétés magnétiques. Ils ont découvert que les peptides et les ligands portant deux groupes phosphates au pied fonctionnaient mieux en présence de cellules cancéreuses du foie. Les nanoparticules enrobées de peptide ont surpassé les agents de contraste disponibles dans le commerce sans détruire les cellules in vitro, et a fortement amélioré le contraste entre les tissus tumoraux et sains pendant l'IRM in vivo lorsqu'ils ont été injectés à des souris atteintes d'un cancer du foie.

L'équipe de Paramelle étudie des moyens d'étendre l'application de leur système à d'autres cancers, surtout le cancer du sein. « Nous prévoyons de fonctionnaliser les nanoparticules avec des anticorps et de contrôler le nombre de ces anticorps à la surface des nanoparticules, " il dit.