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Plasmonic Heaters Linked to Lanthanide-Based Nanothermometers for Photodynamic Therapy in the Near-Infrared

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Le thermomètre à échelle nanométrique crée de nouvelles opportunités thérapeutiques

Des chercheurs financés par l’UE ont mis au point un thermomètre qui peut mesurer les températures à l’échelle nanométrique dans les systèmes biologiques. Cette capacité pourrait mener à de nouvelles thérapies ciblées basées sur la chaleur pour traiter des maladies comme le cancer.

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Le projet PHELLINI est parvenu à associer des nanoparticules dotées de propriétés thermométriques et des nanoparticules d’or qui agissent comme des agents calorifiques. Ces particules parviennent à créer des zones chaudes lorsqu’elles sont activées avec une lumière proche infrarouge. En combinant ces deux fonctionnalités, chauffage et thermométrie, au sein de la même structure, l’équipe du projet a créé de nouvelles opportunités pour développer des thérapies photothermiques à l’échelle nanométrique. «Disposer d’un outil capable de mesurer les températures à l’échelle nanométrique dans des systèmes biologiques est intéressant en soi», note le coordinateur du projet PHELLINI, le Dr Luis Liz-Marzán, du CIC biomaGUNE en Espagne. «Nos résultats peuvent désormais être exploités, que ce soit pour des études biologiques de base ou pour développer de nouvelles techniques thérapeutiques, même s’il ne faut pas oublier que nos nanocomposites n’en sont qu’à leurs débuts. La voie à suivre vers l’utilisation clinique concrète de ces nouvelles techniques en médecine est généralement très longue.» Frontière médicale De nombreuses entités qui présentent un intérêt biologique, comme les protéines, peuvent être manipulées à l’échelle nanométrique. Cette caractéristique ouvre des possibilités radicalement nouvelles dans la manière dont nous diagnostiquons et traitons certaines maladies. «Nous avons désormais la possibilité de concevoir des nanomatériaux qui peuvent, par exemple, circuler dans le sang ou même être intégrés à l’intérieur des cellules», explique le Dr Liz-Marzán. «Cette avancée pourrait mener à des thérapies plus ciblées. Par exemple, nous pouvons concevoir des nanovéhicules pour transporter des médicaments vers les cellules, qui pourront ensuite être libérés de manière contrôlée. De nouvelles thérapies basées sur les nanomatériaux pourraient également voir le jour et servir à modifier l’environnement local des cellules malades lors de l’application de stimuli externes non invasifs, tels qu’un champ magnétique ou de la lumière.» La communauté scientifique étudie toujours les possibilités d’appliquer la nanotechnologie dans le domaine de la médecine, ce qui explique l’importance de projets tels que PHELLINI. Selon le Dr Marta Quintanilla, la chercheuse financée par le biais du projet Marie Curie, le défi commun à relever consiste à jongler entre les différentes branches scientifiques. La recherche nanomédicale se situe en effet à la frontière même de la biologie, de la chimie et de la physique, et elle nécessite une approche pluridisciplinaire et de la coopération. «Les chercheurs de chaque domaine doivent être prêts à apprendre et à comprendre le point de vue de chacun», dit-elle. Mobiliser les connaissances L’objectif du projet PHELLINI consistait à identifier des matériaux viables pour la thérapie photothermique. «Cela implique d’augmenter la température de l’environnement de la maladie par le biais d’un éclairage externe», précise le Dr Quintanilla. «La température ciblée devrait être suffisamment élevée pour tuer les agents infectieux ou les cellules cancéreuses, sans endommager les tissus sains.» Il était donc important de trouver une manière de contrôler la température afin de n’affecter que la zone à traiter. L’équipe du projet a proposé une combinaison de nanomatériaux qui pourraient être chauffés tout en enregistrant à distance la température locale. Les chercheurs ont noté que certaines longueurs d'onde de la lumière (dans les gammes proches infrarouges connues comme des fenêtres biologiques) sont capables de se déplacer plus profondément dans le tissu humain que d’autres (telles que les couleurs visibles). «En exploitant ces connaissances, nous sommes parvenus à développer un matériau thermométrique qui est pleinement opérationnel dans cette plage de transparence», explique le Dr Liz-Marzán. «Grâce à ce nouveau matériau, nous avons pu mesurer la température du tissu de manière fiable.» Le financement Marie-Curie a non seulement facilité cette découverte, mais il a également permis à de jeunes chercheurs d’enrichir leur expérience professionnelle en travaillant dans différents environnements. «De telles opportunités sont importantes pour les chercheurs, afin qu’ils puissent établir des liens entre les différents domaines», conclut le Dr Liz-Marzán.

Mots‑clés

PHELLINI, cellules, thérapeutique, Marie Curie, température, thermomètre, photothermique, infrarouge, nanoparticules

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