Dans une percée dans les métamatériaux, pour la première fois au monde, Des chercheurs de l'Université de Tel Aviv ont développé une nanotechnologie innovante qui transforme une nanoparticule de calcite transparente en une particule étincelante semblable à de l'or. En d'autres termes, ils ont transformé la particule transparente en une particule visible malgré ses très petites dimensions. Selon les chercheurs, le nouveau matériau peut servir de plate-forme pour des traitements innovants contre le cancer.

Dans un nouvel article publié dans Matériaux avancés , une équipe internationale de scientifiques, coordonné par le Dr Roman Noskov et le Dr Pavel Ginzburg de la Faculté d'ingénierie Iby et Aladar Fleischman de l'Université de Tel Aviv, Le professeur Dmitry Gorin du Centre de photonique et de matériaux quantiques de l'Institut des sciences et technologies de Skolkovo (Skoltech) et le Dr Evgeny Shirshin de M.V. Université d'État Lomonossov de Moscou, a introduit le concept de délivrance biocompatible de résonances optiques via un métamatériau mésoscopique, un matériau dont les propriétés ne se trouvent pas dans la nature. Cette approche ouvre des perspectives prometteuses de multifonctionnalité dans les systèmes biomédicaux, permettant l'utilisation d'une seule nanoparticule conçue sur mesure pour la détection, thérapie photothermique, tomographie photoacoustique, bio-imagerie, et l'administration ciblée de médicaments.

« Ce concept est le fruit d'une réflexion transversale à l'interface entre la physique des métamatériaux et la chimie bioorganique, visant à répondre aux besoins de la nanomédecine. Nous avons pu créer un métamatériau mésoscopique submicronique à partir de composants biocompatibles qui démontre de fortes résonances Mie couvrant la fenêtre spectrale proche infrarouge dans laquelle les tissus biologiques sont transparents, " dit le Dr Roman Noskov.

Les nanostructures capables de localiser la lumière à l'échelle nanométrique ainsi que de remplir plusieurs fonctions sont hautement souhaitables dans une pléthore d'applications biomédicales. Cependant, la biocompatibilité est généralement un problème, car l'ingénierie des propriétés optiques nécessite souvent l'utilisation de composés et de produits chimiques toxiques. Les chercheurs ont résolu ce problème en utilisant des nanograines d'or et des sphérolites poreuses de vatérite (carbonate de calcium), actuellement considérés comme des véhicules d'administration de médicaments prometteurs. Cette approche implique une infusion contrôlable de nanograines d'or dans un échafaudage de vatérite, ce qui donne un métamatériau mésoscopique, la vatérite dorée, dont les propriétés de résonance peuvent être largement ajustées en modifiant la quantité d'or à l'intérieur de la vatérite. En outre, la capacité de charge utile élevée des sphérolites de vatérite permet le chargement simultané des médicaments et des étiquettes fluorescentes. Pour illustrer la performance de leur système, les chercheurs ont démontré un chauffage laser efficace de la vatérite dorée aux longueurs d'onde du rouge et du proche infrarouge, hautement souhaitable en thérapie photothermique, et la tomographie photoacoustique.

Le professeur Pavel Ginzburg résume, « Cette nouvelle plate-forme permet d'héberger de multiples fonctionnalités, sous forme de simples modules complémentaires pouvant être introduits presque à la demande. En plus de l'imagerie optique et de la thermothérapie, Visibilité IRM, des matériaux biomédicaux fonctionnels et de nombreuses autres modalités peuvent être introduits dans une particule nanométrique miniature. Je crois que nos efforts de collaboration conduiront à des démonstrations in-vivo, qui ouvrira la voie à une nouvelle technologie biomédicale."