Visualiser sans marquage des nanoparticules au coeur des cellules
Publié par Adrien le 08/02/2019 à 08:00
Source: CNRS INP
En combinant spectrophotométrie infrarouge et microscopie à force atomique, des chercheurs ont pu détecter avec une haute résolution des particules inférieures à 200 nanomètres dans des cellules du système immunitaire.

Les nanoparticules à base de polymères biocompatibles sont largement utilisées pour incorporer efficacement des médicaments. Elles permettent de les protéger des dégradations et de les libérer de manière contrôlée, au niveau d'un tissu ou d'un organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément...) malade. Pour cela, la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...) de ces particules submicroniques est décorée avec des molécules spécifiques. Celles-ci permettent de guider les nanoparticules et le médicament (Un médicament est une substance ou une composition présentée comme possédant des propriétés curatives, préventives ou administrée en vue d'établir un diagnostic. Un...) qu'elles contiennent vers leurs cibles biologiques.


Une cellule est observée par AFMIR, technique couplant la microscopie de forces atomique à la spectroscopie infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.). Cela permet de détecter à l'intérieur de la cellule, avec une excellente précision (résolution de 10 nanomètres) des nanoparticules en polymère biodégradable. Pour cela, une vibration spécifique du polymère est sollicitée permettant de l'identifier sans avoir recours à des marqueurs ou contrastants. © ISMO (CNRS/Université Paris-Sud)

La conception de ces vecteurs nécessite une compréhension approfondie de leur interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) avec le milieu vivant. Or, la détection des particules de moins de 200 nanomètres dans des cellules ou tissus nécessite généralement le marquage de leurs constituants avec des molécules fluorescentes. Le greffage de ces molécules est non seulement fastidieux et complexe, mais il peut aussi modifier de manière significative les propriétés des objets à étudier, amenant à des conclusions erronées. A 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 minuit heure locale) et sa...), aucune technique ne permet de détecter avec précision une particule submicronique dans une cellule, sans marquage, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en sondant sa composition chimique.

Des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le...) des sciences moléculaires d'Orsay (ISMO, CNRS/Univ. Paris-Sud) et du Laboratoire de chimie physique (La chimie physique est l’étude des bases physiques des systèmes chimiques et des procédés. En particulier, la description énergétique des diverses transformations fait partie de la...) (LCP, CNRS/Univ. Paris-Sud) ont relevé le défi en utilisant une technique innovante couplant la microscopie à force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles...) atomique à la spectroscopie infrarouge (IR). Appelée AFMIR, cette instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à la courbe.) au sein du LCP a permis de détecter des particules d'environ 170 nanomètres dans des cellules avec une excellente précision (résolution de 10 nanomètres) en se basant sur la signature infrarouge du constituant majoritaire des particules, l'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) polylactique (PLA). Ce polymère biocompatible possède une fonction ester qui lui confère une réponse infrarouge spécifique et le différencie du reste des constituants cellulaires. Ainsi, lorsque l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) de la cellule est illuminé avec un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme...) infrarouge dont la 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 l’objet complètement...) 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 de matière. Une onde transporte...) est réglée de façon à stimuler la réponse du PLA, l'AFMIR est capable de détecter la réponse des particules incluses dans le cytoplasme.

La détection de la réponse infrarouge des particules est basée sur l'effet photo-thermique: lorsque qu'un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) est soumis à un rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) dans la gamme spectrale du moyen IR, les vibrations moléculaires des fonctions chimiques des molécules le composant sont sollicitées. Une partie du rayonnement IR va donc être absorbée, entrainant une légère augmentation de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...) au sein de l'échantillon. S'en suit une rapide dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression constante ou maintien du volume...) de 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 étiquette verbale. Il est défini par les...) absorbant, qui sera détectée par le microscope à force atomique (Le microscope à force atomique (ou AFM pour atomic force microscope) est un dérivé du microscope à effet tunnel (ou Scanning Tunneling Microscope, STM), qui peut...). Dans le cas des particules de cette étude, il s'agira (Agira est une commune italienne de la province d'Enna dans la région Sicile en Italie.) de solliciter la vibration de la double liaison carbone-oxygène de la fonction ester. Sur ce principe, il est donc possible de localiser et de déterminer la composition chimique de chaque nanoparticule, sans marquage et sans la dégrader.

Ces travaux ouvrent la voie à la détection précise de vecteurs de médicaments dans des milieux complexes. Grace à cette méthodologie, il devrait être possible d'obtenir des informations essentielles sur la dégradation des particules au sein des cellules et le devenir du médicament qu'elles contiennent.
Page générée en 0.003 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique