(A) La figure décrit les réponses photo-thermiques améliorées des nanoparticules d'or agrégées. (B) Nanosphères d'or modifiées par l'aptamère affichant une sélectivité élevée dans le ciblage spécifique des cellules cancéreuses de la prostate humaine par rapport aux cellules épithéliales de la prostate humaine normale (cercles verts). (C) La figure montre l'imagerie photothermique sélective des cellules cancéreuses. (D) La figure montre les cellules cancéreuses endommagées après un traitement photothermique. Crédit: Journal des lettres de chimie physique
Les chimistes du NUS ont découvert que les amas de nanoparticules d'or peuvent être utilisés en thérapie photothermique pour l'imagerie et le traitement du cancer de la prostate humain.
La thérapie photothermique est une nouvelle méthode de traitement pour les patients cancéreux qui est peu invasive et peut être ciblée sur une région spécifique du corps. Il utilise un agent photothermique pour absorber et convertir l'énergie du rayonnement lumineux en chaleur afin de tuer les cellules cancéreuses. Les nanoparticules d'or sont d'excellents agents photothermiques en raison de leurs propriétés physico-chimiques uniques et de leurs rendements élevés de conversion photon-chaleur (> 99%). Cependant, ils ont une faible absorption de la lumière dans la région du proche infrarouge (NIR) où la transmissivité des tissus est optimale. Par conséquent, une source de lumière NIR plus puissante doit être utilisée, ce qui pourrait causer des dommages collatéraux involontaires aux zones environnantes.
En collaboration avec le professeur Matthew LANG de l'Université Vanderbilt, l'équipe de recherche dirigée par le professeur XU Qing-Hua du département de chimie, NUS a découvert que les nanosphères d'or (70 nm de diamètre) présentent une absorption améliorée et des réponses photothermiques dans la région NIR lorsqu'elles s'agrègent pour former des amas. Les nanosphères d'or discrètes sont connues pour être de mauvais absorbeurs de lumière dans le proche infrarouge, mais leur capacité d'absorption peut être augmentée jusqu'à 25 fois lorsqu'elles forment des amas. L'absorption accrue est due à un effet connu sous le nom de couplage plasmon , qui se produit lorsque la séparation entre deux particules est inférieure à leur taille individuelle.
Sur la base de leurs découvertes, les chercheurs ont fait des démonstrations d'imagerie et de thérapie photothermiques sur des cellules cancéreuses de la prostate humaine en laboratoire. Ils ont conçu et construit un système d'imagerie photothermique composé de deux lasers NIR à onde continue colinéaires étroitement focalisés :un faisceau à 750 nm agit comme faisceau chauffant, et un autre faisceau à 850 nm détecte le changement induit thermiquement dans l'indice de réfraction. Des nanosphères d'or modifiées avec des aptamères (molécules oligonucléotidiques ou peptidiques qui se lient à une molécule cible spécifique) sont fixées sélectivement sur la membrane des cellules cancéreuses de la prostate humaine pour former des amas. Cela permet de détecter sélectivement les cellules cancéreuses à l'aide du système et de les endommager avec une grande précision.
Le professeur Xu a dit, "Avancer, l'équipe prévoit de se concentrer sur l'amélioration de la détection de la réponse photo-thermique grâce à l'utilisation de signaux photo-acoustiques. Cela permettra une détection plus sensible dans les tissus plus profonds."
