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Posté par Redbran le Vendredi 29/01/2016 à 12:00
Contrôler la taille des nanoparticules d'alliage est possible !

Les travaux de David Rioux ouvrent la voie à un marquage plus efficace des cellules cancéreuses. Photo: Amélie Philibert.
Comment contrôler la composition et la taille des nanoparticules (qui mesurent quelques dizaines de millionièmes de millimètre) lors de leur fabrication? Cette question est au centre des recherches en nanotechnologies. David Rioux, postdoctorant en génie physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) à Polytechnique Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la culture, de la finance et des affaires internationales. Montréal a...), a réussi l'exploit en utilisant deux méthodes connues des chimistes.

"La nouveauté a été de combiner l'approche de coréduction chimique des métaux purs et un autre procédé destiné à contrôler la taille des nanoparticules", précise le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines...), qui a démontré la possibilité de produire des nanoparticules d'alliage (Un alliage est une combinaison d'un métal avec un ou plusieurs autres éléments chimiques.) or-argent de dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa...) contrôlée de 30 à 150 nanomètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.). Une première. À ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à...), les différentes méthodes de synthèse employées ne permettaient de produire que de petites particules, peu attrayantes pour l'imagerie médicale (L'imagerie médicale regroupe les moyens d'acquisition et de restitution d'images à partir de différents phénomènes physiques (Résonance magnétique, réflexion d'ondes...), car, pour qu'elles diffusent fortement la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...), les nanoparticules doivent être plus grosses que 30 nanomètres. C'est maintenant chose faite grâce aux travaux de David Rioux. Comme une image vaut mille mots, il en a fait la démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment...) par une photo qu'il a soumise au concours La preuve par l'image, de l'Association francophone pour le savoir.


Cette fascinante image, Le bal coloré des nanolanternes, illustre les travaux de David Rioux. Elle a valu à son auteur le premier prix du concours La preuve par l'image, de l'Association francophone pour le savoir, ainsi que le Prix du public Eurêka! et le prix Année internationale de la lumière, du chapitre étudiant OSA-SPIE de Polytechnique Montréal.
Sa photo, intitulée Le bal coloré des nanolanternes, présente des tourbillons colorés de nanoparticules d'alliage or-argent en suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de...) dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Ces particules reflètent la lumière en "produisant" une couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) bien précise. Cette couleur varie en fonction de la taille des particules, mais surtout selon leur proportion d'or et d'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du latin Argentum — et de numéro atomique 47.). Les six premiers flacons contiennent des nanoparticules de 60 nanomètres de diamètre, constituées d'argent pur à gauche et d'or pur à droite, en passant par différents alliages. Le septième flacon renferme aussi des particules d'or pur, mais de 100 nanomètres de diamètre.

"Ces minuscules billes lumineuses présentent un fort potentiel d'usages en imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La...) biomédicale, comme le marquage des cellules cancéreuses afin de faciliter le diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση, gnósi,...)", fait valoir David Rioux.

Son image lui a valu le premier prix du concours parrainé par Radio-Canada. Ainsi que le Prix du public Eurêka! et le prix Année internationale de la lumière, du chapitre étudiant OSA-SPIE de Polytechnique Montréal.

Marquage cellulaire

C'est dans son doctorat (Le doctorat (du latin doctorem, de doctum, supin de docere, enseigner) est généralement le grade universitaire le plus élevé. Le titulaire de ce grade est le docteur. Selon les pays et les...) sous la direction du professeur Michel Meunier que David Rioux s'intéresse à l'effet de la composition sur les propriétés optiques des nanoparticules d'alliage et à leurs applications en imagerie hyperspectrale. "La plupart des métaux, comme l'explique le chercheur, peuvent supporter un plasmon [oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à amplitude constante soit amorties. Elles répondent aux mêmes équations quel que soit le domaine.) résonante des électrons libres dans la particule], mais ce sont essentiellement l'or, l'argent et le cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur ses surfaces fraîches une teinte...), des métaux nobles, qui sont utilisés, puisque leur forte concentration en électrons libres leur donne une résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se produisent à la...) plasmonique dans le visible." Celle-ci dépend toutefois de la composition des nanoparticules. C'est-à-dire que ces dernières ont tendance à absorber et à diffuser la lumière à une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter...) qui varie selon leurs composés; chaque composition a donc sa propre couleur.

Cette propriété unique ouvre la voie à de nombreuses applications dans le domaine du marquage cellulaire qui ont le potentiel de surpasser l'immunohistochimie et l'immunofluorescence, techniques actuellement employées pour l'analyse des biopsies. Par exemple, les pathologistes pourraient, grâce aux nanoparticules d'alliage, détecter simultanément de façon précise plusieurs marqueurs cellulaires par imagerie optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) et ainsi accroître l'efficacité diagnostique.

"Le modèle que j'ai conçu dans le cadre de ma thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est l'affirmation ou la prise de position d'un locuteur, à l'égard du sujet ou du thème qu'il évoque.) permet de calculer à l'avance les propriétés optiques de nouvelles nanostructures et ainsi de guider leur design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets, d'environnements ou d'œuvres graphiques, à la fois fonctionnels, esthétiques et conformes aux impératifs d'une production...) avant même d'en faire la synthèse. Il est également utile après la synthèse, puisqu'il permet le déterminer rapidement la qualité des nanostructures produites", indique David Rioux. Dans ses travaux, le chercheur a aussi montré le potentiel d'utilisation des nanoparticules d'alliage or-argent comme marqueurs cellulaires en imagerie.

Mais, afin de pouvoir prendre toute leur place dans la médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son fonctionnement normal (physiologie), et cherchant...) de demain, les nanoparticules d'alliage doivent faire 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 désigné par une...) d'autres études approfondies, selon lui. "La poursuite de cet aspect de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) est très importante et c'est ce à quoi je vais m'atteler dans mon postdoctorat."


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Source: Dominique Nancy - Université de Montréal