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Posté par Isabelle le Mardi 18/11/2014 à 00:00
Un nouveau nanomodulateur

Illustration: CNRS
Des nanomodulateurs dirigés par la lumière pour le contrôle des fonctions cellulaires

En fonctionnalisant des nanomatériaux à base de carbone avec des sondes fluorescentes, des scientifiques de l’Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres...) moléculaire et cellulaire (CNRS), en collaboration avec une équipe japonaise (National Institute of Advanced Industrial Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient...) and Technology), ont développé un nouveau complexe moléculaire appelé nanomodulateur qui peut être utilisé pour l'analyse de cellules isolées ou dans des thérapies cellulaires innovantes. Ces résultats font l’objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...) d’une communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles...) dans le journal Angewandte Chemie International Edition.


Figure. Illustration schématique de la production de chaleur et des dérivés réactives de l’oxygène par le nanomodulateur sous irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou accidentellement) un organisme, une substance, d'un corps à un flux de...) proche infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais...), sur des cellules qui ont internalisé le nanomadulateur et qui voient augmenter leur flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie,...) de calcium (cellules cyan) sous irradiation.

L’activité de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) de l’Equipe "Nanomatériaux organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de...) et vectorisation" est centrée sur la conception de nouvelles stratégies de vectorisation de molécules d’intérêt thérapeutique et de nouveaux outils pour l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par...) et le diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation,...). Les objectifs de recherche visent à concevoir et synthétiser des nanomatériaux à base de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) (nanotubes de carbone, graphène et adamantane), fonctionnalisés avec des molécules d'intérêt thérapeutiques telles que des peptides bioactifs, des acides nucléiques, des petites molécules-médicaments, des sondes fluorescentes ou des nanoparticules magnétiques.

Les chercheurs viennent de montrer que les nanocornets, une forme de nanotubes de carbone, couplés à une sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre...) fluorescente peuvent générer de la chaleur ainsi que des dérivés réactives de l'oxygène lorsqu'ils sont irradiés par un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light amplification by...) proche infrarouge, fenêtre spectrale dans laquelle les cellules et les tissus vivants sont transparents. Grâce à cette propriété, ces nanomodulateurs peuvent contrôler certaines fonctions cellulaires comme, par exemple, augmenter le flux intracellulaire d’ions calcium ou les courants membranaires dans les cellules vivantes. De plus, ils permettent une bioexcitation à distance des tissus lors de l'exposition au laser proche infrarouge.

Les chercheurs ont initialement optimisé la réaction de la fonctionnalisation chimique des nanocornets avec la sonde fluorescente, créant ainsi un nouveau nanomodulateur pouvant être activé avec un laser. Ils ont montré que ces nanocornets fonctionnalisés chauffaient plus rapidement que les nanocornets en absence de sonde fluorescente grâce à un transfert d'énergie et/ou un transfert d'électrons entre le nanocornet et la sonde fluorescente greffée (voir figure). De plus, l’irradiation génère des espèces réactives de l'oxygène et confère au nanomadulateur la capacité de contrôler un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de fonctions cellulaires.

Il est maintenant possible d’envisager pour ce nanomodulateur de nombreuses applications potentielles dans différents domaines de la biologie: analyses des processus de signalisation cellulaire au niveau d'une cellule isolée, développement de thérapies cellulaires uniques pour les maladies cérébrales, pour le diabète, pour l'ingénierie tissulaire, et création de dispositifs photobioniques contrôlés à distance.

Référence:
Eijiro Miyako, Julie Russier, Matteo Mauro, Cristina Cebrian, Hiromu Yawo, Cécilia Ménard- Moyon, James A. Hutchison, Masako Yudasaka, Sumio Iijima, Luisa De Cola, and Alberto Bianco - Photofunctional nanomodulators for bioexcitation Angewandte Chemie International Edition 25 octobre 2014.


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Source: CNRS