Les nanoparticules peuvent être utilisées comme véhicules puissants pour administrer des vaccins et prévenir des maladies graves, comme dans le cas du traitement du COVID-19 et pour administrer des médicaments chimiothérapeutiques aux cellules cancéreuses dans le but d'éradiquer les cellules cancéreuses et de laisser les cellules saines indemnes. Pour les patients cancéreux, cela a le potentiel de réduire les effets secondaires graves qui proviennent de la toxicité des agents chimiothérapeutiques. Malheureusement, il n'existe pas encore de traitement sélectif par nanoparticules cliniquement appliqué (également connu sous le nom de nanothérapeutique), la recherche se concentrant sur l'amélioration et la compréhension des nanothérapeutiques actuelles. Pour son doctorat. recherche, Laura Woythe s'est penchée de plus près sur les nanoparticules et les cellules cancéreuses pour concevoir des nanothérapies sélectives utilisant des techniques de microscopie optique avancées.

Pour améliorer la capacité des nanoparticules à cibler les cellules cancéreuses, les scientifiques peuvent exploiter la façon dont les nanoparticules interagissent avec des biomarqueurs cellulaires spécifiques ou « récepteurs » à la surface des cellules. Pour cela, des molécules ou « ligands » reconnaissant des récepteurs cellulaires spécifiques sont déposées à la surface des nanoparticules.

Cependant, ce processus dit de fonctionnalisation est difficilement maîtrisable, du fait de la petite taille des nanoparticules, entraînant le déplacement, le mauvais fonctionnement ou l'accrochage de certaines molécules à la surface des nanoparticules. Tous ces éléments réduisent la capacité d'une nanoparticule à interagir avec les cellules cancéreuses de la manière prévue.

De plus, des questions subsistent concernant l'efficacité de ces protocoles de fixation et si le nombre de molécules que nous attachons est suffisamment efficace pour cibler les cellules cancéreuses. Les défis résident dans la petite taille des molécules et des récepteurs cellulaires, et dans les méthodes quantitatives limitées disponibles pour estimer le nombre de molécules à la surface des nanoparticules. En d'autres termes, comment les scientifiques peuvent-ils compter le nombre de molécules à la surface des nanoparticules afin de vérifier que les nanoparticules peuvent être efficaces contre les cellules cancéreuses ?

Microscopie à super résolution

Pour son doctorat. recherche, Laura Woythe a étudié la fonctionnalité des molécules attachées aux nanoparticules pour le ciblage sélectif du cancer à l'aide de techniques avancées de microscopie optique ou de microscopie optique "super-résolution".

La microscopie à super-résolution englobe un groupe de techniques de microscopie qui ont un pouvoir de résolution 10 fois supérieur à la microscopie optique conventionnelle. Cela permet la visualisation de structures nanométriques, telles que des nanoparticules et des récepteurs cellulaires, dans la plage de 10 à 100 nanomètres (nm). Cette gamme de taille équivaut à visualiser des structures jusqu'à 5 000 fois plus petites qu'un cheveu humain.

En utilisant la microscopie à super-résolution, Woythe et ses collègues ont pu compter les ligands individuels sur les nanoparticules et les récepteurs sur les cellules cancéreuses, permettant ainsi d'affiner l'interaction de ciblage. Ces chiffres peuvent grandement contribuer à développer une administration nanothérapeutique plus efficace.

La recherche de Woythe est une étape importante vers une meilleure compréhension des nanomatériaux pour les applications biomédicales, en particulier le ciblage cellulaire sélectif des cellules cancéreuses et des cellules malades sans affecter les tissus sains, et minimisant ainsi les effets secondaires potentiels et le fardeau que cela cause aux patients atteints de cancer. + Explorer plus loin

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