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 malade. Pour cela, la surface de ces particules submicroniques est décorée avec des molécules spécifiques. Celles-ci permettent de guider les nanoparticules et le médicament qu’elles contiennent vers leurs cibles biologiques.
Une cellule est observée par AFMIR, technique couplant la microscopie de forces atomique à la spectroscopie infrarouge. 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)
Des chercheurs de l’Institut des sciences moléculaires d’Orsay (ISMO, CNRS/Univ. Paris-Sud) et du Laboratoire de chimie physique (LCP, CNRS/Univ. Paris-Sud) ont relevé le défi en utilisant une technique innovante couplant la microscopie à force atomique à la spectroscopie infrarouge (IR). Appelée AFMIR, cette instrumentation développée 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 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 de la cellule est illuminé avec un laser infrarouge dont la longueur d’onde 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 est soumis à un rayonnement 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 au sein de l’échantillon. S’en suit une rapide dilatation de l’objet absorbant, qui sera détectée par le microscope à force atomique. Dans le cas des particules de cette étude, il s’agira 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.
Source: CNRS INP