Les « points » fluorescents, c'est-à-dire de minuscules particules pouvant émettre de la lumière, ont une multitude d'applications biomédicales prometteuses, allant de l'aide aux cliniciens pour mieux identifier les marges tumorales à l'administration d'un médicament profondément dans le corps. Cependant, la fabrication de tels points est généralement un processus long et fastidieux qui utilise des produits chimiques agressifs. Aujourd'hui, des chercheurs financés par le NIBIB développent un point fluorescent qui est non seulement plus facile à fabriquer, mais qui utilise des matériaux respectueux de l'environnement.

« Cette étude de preuve de principe décrit une nouvelle approche « verte » pour fabriquer des nanomatériaux fluorescents, qui sont des molécules prometteuses dans le domaine biomédical », a déclaré Tatjana Atanasijevic, Ph.D., directrice du programme NIBIB en Sondes moléculaires et agents d'imagerie. "La recherche décrite ici fournit des informations fondamentales qui pourraient conduire à un moyen moins coûteux et plus sûr de synthétiser cet important type de nanoparticule."

Les méthodes de synthèse traditionnelles pour les points fluorescents nécessitent généralement l'utilisation de solvants organiques, qui sont efficaces pour aider à décomposer les substances et faciliter les réactions chimiques. Cependant, les solvants organiques peuvent être inflammables, volatils et cancérigènes, et sont potentiellement dangereux s'ils sont mal manipulés. De plus, la synthèse de points fluorescents est généralement longue et complexe, ce qui représente une variété de défis pour la fabrication à grande échelle.

Mais des chercheurs du centre médical de l'Université du Nebraska (UNMC) travaillent sur une stratégie alternative. Ils associent de l'acide hyaluronique, un glucide courant, à des acides aminés spécifiques (les molécules qui constituent les protéines). Ces deux composants sont abondants dans notre corps et, surtout, ils peuvent tous deux se dissoudre dans l'eau. Cette dernière caractéristique élimine le besoin de solvants organiques toxiques.

"Contrairement aux points fluorescents traditionnels, nos points combinent deux matériaux naturels", a expliqué l'auteur principal de l'étude, Aaron Mohs, Ph.D., professeur agrégé au département des sciences pharmaceutiques de l'UNMC. "Non seulement cela facilite la synthèse de notre nanomatériau - car nous pouvons purifier les points en utilisant uniquement de l'eau - mais cela capitalise également sur la biocompatibilité de ces molécules, ce qui en fait potentiellement une nanoparticule idéale pour une variété de paramètres différents." Les recherches de Mohs sur ces points fluorescents ont récemment été rapportées dans la revue ACS Omega .

Généralement, lorsque les chercheurs fabriquent des particules fluorescentes, ils utilisent un matériau de départ qui a des propriétés fluorescentes. Cependant, ni l'acide hyaluronique ni les acides aminés ne sont particulièrement fluorescents par eux-mêmes. Pour faire briller leurs points, Mohs et ses collègues profitent de la chimie unique qui se produit lorsque ces matériaux se combinent. Comme l'acide hyaluronique interagit avec certains acides aminés, les électrons que ces molécules partagent peuvent se confiner, affectant la façon dont les électrons réagissent lorsqu'ils sont exposés à des longueurs d'onde de lumière particulières. Ce phénomène est connu sous le nom d'émission renforcée par réticulation. Le résultat? Les points brillent en bleu dans des conditions spécifiques, ce qui permet de visualiser les nanoparticules dans les cellules.

Au-delà des applications d'imagerie biomédicale, les chercheurs ont voulu étudier si ces nanoparticules fluorescentes pouvaient être utilisées pour l'administration de médicaments. Ils ont chargé leurs points de doxorubicine, un agent chimiothérapeutique anticancéreux courant, et ont évalué ses propriétés de libération de médicament et ses effets cytotoxiques. Par rapport à la doxorubicine standard, les points chargés de doxorubicine ont libéré le médicament plus lentement dans les tests de libération de médicament standard et ont montré une destruction accrue dans les cellules cancéreuses du sein. "Alors qu'une quantité appréciable de doxorubicine standard est pompée hors des cellules par des mécanismes d'efflux de médicament, lorsque nous emprisonnons le médicament dans le point, nous contournons probablement quelque peu cet effet", a expliqué le premier auteur de l'étude, Deep Bhattacharya, Ph.D., qui est aujourd'hui senior scientist chez Pfizer. "Ce piégeage dans le nanodot permet une charge utile thérapeutique accrue et une libération prolongée de doxorubicine dans les cellules."

Mohs a noté que ce travail de preuve de concept n'est que le début de leurs points fluorescents. "Nous aimerions apporter d'autres modifications à ces points pour les rendre meilleurs pour la détection biologique dans les tissus", a-t-il déclaré. "Mais cette étude initiale a démontré à la fois les propriétés d'imagerie et d'administration de médicaments de ces points, que nous pouvons fabriquer à l'aide de matériaux respectueux de l'environnement." + Explorer plus loin

Nanoparticule encapsulant des médicaments pour mesurer comment les formulations de chimiothérapie anticancéreuse pénètrent dans les cellules