Les scientifiques ont trouvé un moyen de contrôler la taille des nanoparticules spéciales afin d'optimiser leur utilisation à la fois pour la résonance magnétique et l'imagerie dans le proche infrarouge. Leur approche pourrait aider les chirurgiens à utiliser les mêmes nanoparticules pour visualiser les tumeurs juste avant et pendant la chirurgie en utilisant les deux techniques d'imagerie différentes. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue Science et technologie des matériaux avancés .

« L'imagerie par résonance magnétique est couramment utilisée dans le diagnostic préopératoire, alors que les chirurgiens ont commencé à utiliser l'imagerie par fluorescence proche infrarouge pendant les interventions chirurgicales, ", déclare le nanobiotechnologiste Kyohei Okubo de l'Université des sciences de Tokyo. "Nos sondes à nanoparticules pourraient fournir une bimodalité qui sera cliniquement attrayante pour les chercheurs et les médecins en dispositifs médicaux."

Les nanoparticules de céramique fabriquées avec les métaux des terres rares ytterbium (Yb) et erbium (Er) ont démontré une faible toxicité et une luminescence proche infrarouge prolongée, prometteur en tant qu'agent de contraste dans les IRM et agent fluorescent pour l'imagerie par fluorescence dans le proche infrarouge. Des images de vaisseaux sanguins et d'organes dans des corps vivants peuvent être obtenues avec les deux techniques d'imagerie en modifiant davantage les surfaces des nanoparticules avec des polymères à base de polyéthylène glycol (PEG). Mais pour améliorer la résolution de l'image, les scientifiques doivent avoir plus de contrôle sur la taille des nanoparticules pendant le processus de fabrication.

Okubo et ses collègues ont utilisé un processus de fabrication étape par étape qui commence par mélanger des oxydes de terres rares dans de l'eau et de l'acide trifluoroacétique. Le mélange est chauffé pour former un solide. Ensuite, il est dissous dans une solution, l'acide oléique est ajouté et le gaz est éliminé. Des nanoparticules céramiques dites dopées aux terres rares se forment lorsque cette solution est refroidie.

Quelques étapes supplémentaires conduisent au revêtement des surfaces des nanoparticules avec du PEG. Les scientifiques ont découvert qu'ils pouvaient ralentir le taux de croissance des nanoparticules en augmentant leur concentration avant le processus de revêtement. Cela leur a permis de former des nanoparticules de 15 et 45 nanomètres de diamètre.

L'équipe a mené une série de tests pour examiner les propriétés de leurs nanoparticules. Ils ont découvert qu'ils pouvaient être utilisés pour obtenir des images de haute qualité des vaisseaux sanguins chez des souris vivantes à l'aide de techniques d'IRM et d'imagerie par fluorescence dans le proche infrarouge. D'autres tests ont montré que les nanoparticules présentaient une toxicité minimale sur les cellules de fibroblastes de souris lorsqu'elles étaient utilisées à de faibles concentrations. Ils ont également une demi-vie courte, ce qui signifie qu'ils seraient éliminés relativement rapidement du corps, les rendant sans danger pour une utilisation clinique.

L'équipe vise ensuite à étudier comment différentes distributions d'ions paramagnétiques sur les nanoparticules affectent leurs propriétés magnétiques. Ils visent également à étudier si les modifications apportées aux nanoparticules pourraient les rendre applicables à des thérapies « photodynamiques » basées sur la lumière pour le traitement des cancers de la peau et de l'acné, par exemple.