Imaginez un minuscule véhicule avec une structure nanomagnétique, qui peut être dirigé à travers le corps humain via des champs magnétiques externes. Arrivé à destination, le véhicule peut libérer un médicament ou chauffer des cellules cancéreuses sans affecter les tissus sains. Des scientifiques de différentes disciplines travaillent sur cette vision. Un groupe de recherche multidisciplinaire de l'Universidad del País Vasco, Leioa, Espagne, explore les talents des bactéries dites magnétotactiques, qui ont la propriété surprenante de former des nanoparticules magnétiques d'oxyde de fer à l'intérieur de leurs cellules. Ces particules, d'un diamètre d'environ 50 nanomètres (100 fois plus petites que les cellules sanguines), s'organisent, au sein de la bactérie, en chaîne. L'équipe espagnole poursuit l'idée d'utiliser de telles "bactéries magnétiques" comme agents d'hyperthermie magnétique pour traiter le cancer :dirigées vers le site du cancer, les nanostructures magnétiques doivent être chauffées par des champs externes afin de brûler les cellules cancéreuses.

Maintenant, les chercheurs ont coopéré avec une équipe de physiciens dirigée par Sergio Valencia au HZB pour explorer en détail ces propriétés magnétiques. Le degré de réussite de toutes ces applications dépend des propriétés magnétiques des nanoaimants individuels. Mais comme les signaux provenant de ces structures magnétiques minuscules sont assez faibles, il est nécessaire de faire la moyenne des valeurs sur des milliers de ces structures afin d'obtenir des données significatives.

Les valeurs moyennes ne suffisent pas

Jusqu'à présent, seules ces valeurs moyennes pouvaient être mesurées, ce qui impose certaines contraintes dans la conception d'applications personnalisées de nano-aimants. Mais cela a maintenant changé. La physicienne espagnole Lourdes Marcano a mis au point une nouvelle méthode. "Nous pouvons désormais obtenir des informations précises sur les propriétés magnétiques de plusieurs nanoaimants individuels de manière simultanée", déclare-t-elle.

Anisotropie magnétique pour chaque particule

La méthode permet de mesurer les propriétés magnétiques de nanostructures magnétiques individuelles, même lorsqu'elles sont intégrées dans des entités biologiques. L'imagerie magnétique au microscope à rayons X à transmission à balayage MAXYMUS de BESSY II, à l'aide de simulations théoriques, fournit des informations sur l'anisotropie magnétique de chaque nanoparticule dans le champ de vision du microscope. La méthode a fait ses preuves en déterminant l'anisotropie magnétique de nanoparticules magnétiques à l'intérieur d'une bactérie. L'anisotropie magnétique est un paramètre important pour contrôler et diriger les nanoparticules magnétiques car elle décrit comment une nanoparticule magnétique réagit aux champs magnétiques externes appliqués dans une direction arbitraire.

Technique de laboratoire standard du futur

"En fait, l'imagerie magnétique de nanoparticules magnétiques à l'intérieur d'une cellule biologique avec une résolution spatiale suffisante nécessite l'utilisation de microscopes à rayons X. Malheureusement, cela n'est possible que dans des installations de recherche à grande échelle, comme BESSY II, fournissant un rayonnement X suffisamment intense. Cependant, à l'avenir, avec le développement de sources compactes de rayons X à plasma, cette méthode pourrait devenir une technique de laboratoire standard », déclare Sergio Valencia. La recherche a été publiée dans ACS Nano . + Explorer plus loin

Visualisation de l'origine des forces magnétiques par microscopie électronique à résolution atomique