Petits objets magnétiques, qui ont été utilisés avec succès dans des applications technologiques telles que le stockage de données, sont prometteurs dans le domaine biomédical. Les nanostructures magnétiques ont des propriétés intéressantes qui améliorent les nouvelles applications dans le diagnostic médical et permettent l'exploration de nouvelles techniques thérapeutiques.

Dans cette semaine Revue de physique appliquée des chercheurs font le point sur l'état de l'art dans ce domaine. Une avancée particulièrement intéressante implique une configuration de nanodisque exotique, connu sous le nom d'état de vortex, où les moments magnétiques s'organisent en une géométrie bouclée.

Isoler et séparer les cellules d'un échantillon de sang ou de tissu est crucial pour une variété d'applications médicales, comme la thérapie génique ou le diagnostic et le traitement du cancer. Les procédures standard impliquent la filtration et la centrifugation, mais les cellules de tailles ou de densités similaires ne peuvent pas être séparées de cette façon.

Une approche à ce problème a consisté à enrober des billes d'oxyde de fer sphériques avec des anticorps qui se lient spécifiquement aux cellules d'intérêt. Les cellules souhaitées sont ensuite séparées avec des champs magnétiques appliqués. Cependant, cela peut nécessiter des intensités de champ magnétique élevées, une seconde approche utilisant des nanofils a donc été tentée.

Une troisième voie concerne les nanodisques, soit à l'état vortex, soit dans une configuration antiferromagnétique synthétique, constitué de deux couches ferromagnétiques séparées par une couche non magnétique. La surface des petites structures peut être traitée avec des sondes fluorescentes, permettant aux enquêteurs d'observer le mouvement des particules en réponse à un champ appliqué.

L'IRM est une autre application biomédicale qui peut bénéficier des nanostructures magnétiques. Parce que la technique de base a une faible sensibilité, des agents de contraste sont généralement nécessaires. Les agents les plus utilisés sont les complexes de gadolinium, mais ceux-ci ont soulevé des problèmes de toxicité. Les nanodisques et les nanofils recouverts de substances biocompatibles ont des propriétés qui en feraient de bons agents de contraste pour l'IRM.

Un domaine d'application innovant des nanostructures magnétiques implique l'annihilation cellulaire ciblée pour le traitement du cancer. Les nanodisques créés dans un état de vortex de spin ou dans une configuration antiferromagnétique synthétique sont très prometteurs pour cette utilisation.

Taux élevés de mortalité des cellules tumorales, jusqu'à 90%, ont été observés lorsque des champs magnétiques relativement faibles ont été utilisés avec eux. Le mécanisme conduisant à la mort cellulaire est une force mécanique forte qui se produit lorsqu'un champ magnétique tournant fait tourner les nanodisques, détruire les cellules tumorales de l'intérieur.

La plupart de ces études ont été réalisées en laboratoire, donc certaines situations, comme la rétention ou l'excrétion par les organes internes ou le transport par les capillaires, pourrait encore être un problème. Une étude plus approfondie est nécessaire pour traiter ces effets dans le monde réel.