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Nanoparticles with switchable shells for virus sensing and inhibition

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Des nanoparticules d’or pour améliorer la sensibilité du diagnostic

Des nanoparticules capables d’imiter la nature pourraient révolutionner les diagnostics médicaux et ouvrir la voie à la prochaine génération de médicaments antiviraux.

Santé

Les monocouches auto-assemblées (SAM) – des couches de molécules organiques qui s’assemblent spontanément sur les surfaces – représentent un élément important de la nanotechnologie moderne. Parmi les applications potentielles figure la fabrication de films isolants extrêmement minces et d’appareils électroniques à l’échelle nanométrique. «Les monocouches auto-assemblées réversibles (rSAM) peuvent s’assembler de manière réversible sur des surfaces chargées, afin de former des couches définies par les molécules», souligne Börje Sellergren, coordinateur du projet rSAMs-NANO et professeur de technologie biomédicale à l’Université de Malmö, en Suède. «Ce comportement leur confère des propriétés biomimétiques potentiellement intéressantes.» Börje Sellergren et Yulia Sergeeva, titulaire d’une bourse de recherche Marie Skłodowska-Curie, souhaitaient notamment savoir si les rSAMs pouvaient être appliquées pour reproduire l’interaction des cellules avec leurs environnements ou leurs rencontres avec des agents pathogènes. Cette reproduction pourrait être très utile dans les domaines du génie tissulaire et de la biodétection et, au final, dans le développement de solutions destinées à inhiber les interactions entre le virus et la cellule hôte. «Les principaux avantages potentiels que nous avons identifiés en utilisant les rSAMs étaient la solidité, la facilité de fabrication, les délais brefs ainsi qu’un faible coût», explique Börje Sellergren. «Par exemple, aujourd’hui, les tests de détection d’antigènes du virus s’appuient sur des anticorps onéreux et souvent difficiles à produire. En surmontant ces obstacles, nous pourrions accélérer les actions de réponse à la pandémie et augmenter la disponibilité globale des tests.»

Des techniques de diagnostic sensibles

Ainsi, le projet rSAMs-NANO entendait examiner si l’application de rSAMs pouvait améliorer les techniques thérapeutiques et diagnostiques médicales actuelles. «Ces recherches s’appuient sur le précédent travail publié sur les inhibiteurs d’agents pathogènes à base de nanoparticules», poursuit Börje Sellergren. «Par exemple, les nanoparticules d’or décorées de glycanes ont montré des propriétés inhibitrices prometteuses sur des bactéries et des particules de virus.» Ces nanoparticules ne disposaient pas des caractéristiques dynamiques et biomimétiques des rSAM. Afin de tester son hypothèse, l’équipe du projet a déposé des rSAM en tant qu’enveloppe adaptable sur des nanoparticules à noyau d’or pour voir s’il était possible d’améliorer la sensibilité du diagnostic. «Nous avons systématiquement examiné l’influence de la taille des nanoparticules d’or, des propriétés de la couche d’ancrage et de la composition des rSAM sur la stabilité des particules noyau-enveloppe», ajoute Börje Sellergren. «Nous avons pu identifier une combinaison unique qui nous a permis de parvenir à la stabilité.» L’efficacité de ces nanoparticules d’enveloppe dynamiques dans la détection de l’infection a été testée au moyen de protéines de capside et de particules inactives du virus. Ainsi, les capteurs de nanoparticules ont été validés à l’aide de différentes souches du virus de la grippe. Dans ces expériences, le projet a révélé que les nanoparticules modifiées par un ligand interagissaient fortement avec leurs récepteurs. «En outre, la mobilité des ligands renforçait considérablement la liaison cible. Cela a ensuite mené à la détection de sensibilités qui surpassaient celles observées avec des récepteurs alternatifs comme les anticorps. Enfin, nous avons pu montrer que nous pouvions produire des nanoparticules d’enveloppe de rSAM à noyau d’or stables», ajoute Börje Sellergren. «Elles ont ensuite montré qu’elles interagissaient fortement avec leurs récepteurs.»

Une avancée dans la biodétection

Ces conclusions pourraient représenter une avancée considérable dans les techniques de biodétection biomimétique et de diagnostic. Les matériaux conçus durant le projet ont été brevetés par les inventeurs et sont exploités par une petite start-up créée à l’issue du projet. Des contrats de licence sont en cours de négociation. Les techniques inventées durant le projet rSAMs-NANO pourraient en théorie également servir pour inhiber l’entrée du virus en bloquant le récepteur dès les premières étapes de l’infection. Cette utilisation pourrait revêtir un intérêt particulier pour le secteur pharmaceutique afin de développer des médicaments antiviraux de prochaine génération. «Grâce à ce projet du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, nous souhaitions également soutenir un chercheur talentueux dans ce domaine», note Börje Sellergren. «Ses compétences étaient en parfaite adéquation avec ce que nous cherchions afin de progresser vers nos objectifs.»

Mots‑clés

rSAMs-NANO, nanotechnologie, SAM, biomimétique, virus, cellule, or, nanoparticules

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