Une nanosonde luminescente à rémanence ouvre de nouvelles possibilités pour l’imagerie des cellules vivantes. Comme le rapporte une équipe de recherche dans la revue Angewandte Chemie International Edition , leur nouvelle "nanotorche" peut continuer à briller pendant plus de 10 jours après une seule excitation.

Cela permet de suivre en temps réel les itinéraires empruntés par les microrobots à travers le corps. De plus, il peut être « rechargé » de manière non invasive avec une lumière proche infrarouge (NIR) sans contact.

Les macrophages sont d'importantes cellules immunitaires qui « mangent » les bactéries et participent également à l'élimination des cellules cancéreuses. De plus, ils peuvent absorber des médicaments et les transporter dans les cellules, y compris les cellules tumorales. S’ils absorbent des nanoparticules magnétiques, les macrophages peuvent être guidés par un aimant vers une zone cible du corps, telle qu’une tumeur. Cela permet aux « microrobots » macrophages de réduire les effets secondaires associés à la chimiothérapie.

Il serait utile de pouvoir suivre les microrobots au fil du temps à mesure qu’ils se déplacent dans le corps. Des techniques d'imagerie par fluorescence ont été envisagées mais nécessitent une irradiation externe constante. Cela provoque un niveau élevé de bruit de fond résultant de l’autofluorescence de nombreuses biomolécules. De plus, la profondeur de pénétration limitée de la lumière visible et UV à travers les tissus requise dans les tissus limite la profondeur de détection.

Une alternative pourrait être l’utilisation de sondes qui peuvent être irradiées avant l’intervention et produire une rémanence. Cependant, les nanoparticules inorganiques avec une rémanence durable présentent le risque de fuite d'ions de métaux lourds; tandis que les composés organiques ne luminescents que pendant une courte période et ne peuvent pas être excités de manière répétée.

Une équipe de l'Institut de technologie avancée de Shenzhen, de l'Académie chinoise des sciences (Chine), en collaboration avec l'Université de Koç (Turquie), a développé une « nanotorche rechargeable ». Il est composé de plusieurs composants :des nanoparticules d'un précurseur d'une molécule organique luminescente, des photosensibilisateurs (un analogue hydrophobe du bleu de méthylène) et du polyéthylène glycol équipé de peptides pénétrant dans les cellules.

Le photosensibilisateur absorbe la lumière NIR et excite les molécules d'oxygène environnantes. Cet oxygène singulet hautement réactif se lie ensuite au précurseur et forme un groupe dioxétane, un cycle à quatre chaînons composé de deux atomes d'oxygène et de deux atomes de carbone. Celui-ci subit un réarrangement qui libère la molécule luminescente souhaitée et émet un excès d'énergie par luminescence. Après l'irradiation initiale, les nanotorches continuent à briller pendant dix jours.

Une fois épuisées, les nanotorches peuvent être rechargées « à distance » et rendues luminescentes à nouveau par un rayonnement externe avec une lumière NIR, qui peut pénétrer profondément dans les tissus, plusieurs fois. Cela nécessite que les quantités relatives de photosensibilisateur et de précurseur de molécule luminescente soient sélectionnées de manière à ce que seuls certains des précurseurs soient activés à chaque irradiation. Cela permet d'obtenir des images sur des périodes plus longues.

L'équipe chinoise dirigée par Pengfei Zhang, Ping Gong et Lintao Cai a collaboré avec l'équipe turque dirigée par Safacan-Kolemen pour introduire ces nouvelles nanotorches dans des microrobots à base de macrophages et a pu suivre leur chemin guidé par un aimant à travers le corps de souris en temps réel. le temps à travers les signaux de luminescence.

Plus d'informations : Gongcheng Ma et al, Nanotorches rechargeables à rémanence pour le traçage in vivo de microrobots à base de cellules, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI :10.1002/anie.202400658

Informations sur le journal : Angewandte Chemie International Edition

Fourni par Wiley