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Des nanotubes de carbone pour détecter des cancers

ActualitéClassé sous :physique , nanotube de carbone , Nature Nanotechnology

La nanomédecine est en train de prendre son essor. Nanoparticules et autres nano-objets sont à l'étude pour lutter contre le cancer ou d'autres maladies. On vient de développer des nanotubes capables de mesurer in vivo des taux d'oxyde nitrique anormaux pouvant signaler le début d'un cancer. Ces nanocapteurs pourraient un jour aider des diabétiques à mieux vivre leur traitement.

Dans l'hydrogel de cet échantillon se trouvent des nanotubes de carbone qui peuvent servir à détecter la présence de molécules signalant le début d'une maladie. Un fragment de cet hydrogel peut être placé sous la peau d'un patient et servir pendant plus d'un an à surveiller l'apparition de ces molécules. © Bryce Vickmark

Les chercheurs placent beaucoup d'espoirs dans les nanotechnologies pour trouver de nouveaux traitements contre les cancers. Par exemple, on pense utiliser des nanoparticules pour transporter des substances actives au cœur des cellules. Mais l'on peut aussi mettre à profit les nanosciences pour faire de la prévention plus efficacement. L'idée est de détecter les premiers signes de la maladie le plus tôt possible. Les scientifiques savent ainsi que dans de nombreuses cellules cancéreuses, les taux d'oxyde nitrique (NO, ou monoxyde d'azote) sont anormaux par rapport aux cellules saines, même si l'on n'en comprend pas très bien les raisons.

Or, depuis quelques années, les membres du laboratoire de Michael Strano au MIT développent des capteurs à base de nanotubes de carbone pour détecter des molécules bien spécifiques. En enveloppant ces nanotubes avec une séquence d'ADN particulière, ils en ont fait des nanocapteurs capables d'identifier la présence de NO. En se fixant sur un nanocapteur, la molécule modifie ses propriétés de fluorescence lorsqu'on l'illumine avec de la lumière laser dans l'infrarouge. De manière générale, la fluorescence des tubes augmente ou diminue en fonction du type de molécules que l'on veut identifier.

Modèle moléculaire d'un nanotube de carbone fonctionnalisé avec des molécules fluorescentes (vertes) capable de pénétrer dans les cellules. © A. Bianco, CNRS, laboratoire immunologie et chimie thérapeutiques (Strasbourg)

Aujourd'hui, les chercheurs publient un nouvel article dans Nature Nanotechnology, où ils annoncent avoir réussi à modifier leurs nanocapteurs pour mesurer des quantités d'oxyde nitrique dans un organisme vivant. Ils ont créé deux types de ces nanocapteurs. L'un peut être injecté dans la circulation sanguine pour surveiller à court terme des modifications de taux de NO dans les organes en cas d'inflammation. Cela se produit notamment avec le développement des cellules cancéreuses. Les nanotubes utilisés peuvent traverser les poumons et le cœur sans causer de dommages. La plupart de ces dispositifs s'accumulent dans le foie, mais il semble que l'on puisse aussi en trouver dans d'autres organes comme les reins.

Nanocapteurs pour le cancer et le diabète

Le second type de nanocapteurs est lui enrobé dans un hydrogel réalisé à base d'alginate, un polysaccharide obtenu à partir d'une famille d'algues brunes, les laminaires ou les fucus. Les chercheurs ont constaté qu'une fois ce gel implanté sous la peau de souris, il reste en place pendant 400 jours. Les nanotubes qu'il contient peuvent être utilisés pour détecter et surveiller l'évolution d'un cancer, ou d'autres maladies inflammatoires, sur le long terme.

Ces succès ouvrent de nouvelles perspectives, notamment celle de rendre service aux diabétiques, qui doivent se piquer les doigts plusieurs fois par jour pour surveiller leur taux de glucose sanguin. Il existe bien des capteurs électrochimiques de glucose qui peuvent être attachés à même la peau, mais ils ne durent qu'une semaine tout au plus. En outre, il y a des risques d'infection parce que les électrodes de ces capteurs percent la peau. Tout changerait avec des nanocapteurs sous la peau des patients, mesurant leur taux de glucose et pouvant même devenir des composants de petites pompes libérant de l'insuline dans le sang des patients.

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