Des nanoparticules oscillantes pour traiter le cancer
Les matériaux ou particules de taille nanométrique et leurs formulations ont été largement explorés pour diverses applications industrielles, biotechnologiques et biomédicales. Les nanoparticules magnétiques de fer, cobalt, nickel et leurs alliages se révèlent d’autant plus intéressantes que, outre leur petite taille, elles présentent à la fois une grande superficie, une capacité de fonctionnalisation de surface et un superparamagnétisme. C’est pourquoi elles sont utilisées pour l’administration ciblée de médicaments et d’agents thérapeutiques, ainsi que pour l’imagerie diagnostique, l’ingénierie tissulaire et diverses applications de biodétection.
S’appuyer sur les nanoparticules magnétiques pour une détection précoce du cancer
Entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet MAGNAMED se proposait de concevoir un nouveau type de nanoparticules magnétiques pour répondre aux besoins non satisfaits en matière de détection précoce du cancer. En effet, dans de nombreux cas, le diagnostic du cancer arrive trop tard pour permettre un traitement efficace. Or, les nanoparticules magnétiques MAGNAMED, dotées d’une fonctionnalisation spéciale, pourraient contribuer à améliorer la détection des biomarqueurs tumoraux. «Nos nanoparticules en forme de disque sont constituées de matériaux magnétiques purs, qui peuvent étendre la limite de détection des biocapteurs magnétiques, améliorant ainsi la détection du cancer à un stade précoce», explique Rafael Morales, chercheur principal du projet. Les nanoparticules MAGNAMED ont été conçues et produites avec une configuration spéciale dénommée état tourbillonnaire. Il s’agit d’une disposition circulaire spécifique des minuscules domaines magnétiques à l’intérieur des nanoparticules, qui ressemble à un tourbillon et offre plus de stabilité. Des nanoparticules d’un diamètre compris entre 0,2 et 4 μm ont été produites à l’aide de techniques de lithographie, puis elles ont été utilisées avec succès dans des biocapteurs ultrasensibles pour la détection de biomarqueurs tumoraux.
Thérapie anticancéreuse à base de nanoparticules magnétiques
Les traitements actuels du cancer, tels que la chirurgie, la radiothérapie et la chimiothérapie, entraînent des effets secondaires importants. Les nanoparticules magnétiques combinées à des aimants externes sont considérées comme des alternatives prometteuses pour éliminer les cellules cancéreuses par la chaleur (hyperthermie). La géométrie en forme de disque des nanoparticules MAGNAMED leur confère un mouvement oscillatoire lors de l’application de champs magnétiques alternatifs. Ainsi, lorsque ces particules sont internalisées par des cellules cancéreuses, leur oscillation entraîne la mort de 40 % d’entre elles in vitro, ce qui confirme le potentiel thérapeutique de cette technique innovante. Une étude plus poussée du phénomène réalisée in vitro dans plusieurs lignées cellulaires de cancer de la peau a montré que les cellules cancéreuses internalisent toutes les nanoparticules, quelle que soit leur taille. En revanche, les cellules saines de l’épiderme internalisent à peine les petites particules, ce qui suggère la possibilité d’un ciblage sélectif et spécifique des nanoparticules magnétiques vers les cellules cancéreuses, en épargnant les tissus sains. «Notre objectif est d’améliorer l’efficacité de la technologie et de l’étendre à des modèles in vivo tels que les souris et les organoïdes», déclare Rafael Morales. Les nanoparticules magnétiques MAGNAMED ouvrent de nouvelles perspectives pour le traitement du cancer, car elles nécessitent moins d’équipement technique et de faibles champs magnétiques par rapport à l’approche par hyperthermie.
Stimulation neuronale à l’aide de nanoparticules
Élément intrigant, les chercheurs ont par ailleurs démontré que les nanoparticules conçues en forme de disque peuvent aussi activer les canaux ioniques mécanosensibles présents sur les neurones et provoquer une stimulation neuronale de longue durée. La manipulation non invasive des cellules est essentielle pour la recherche fondamentale en neurosciences, mais également pour traiter les troubles neurologiques. Les résultats de MAGNAMED ouvrent ainsi de nouvelles voies pour la stimulation contrôlée et non invasive de la signalisation biologique à l’aide de champs et de nanoparticules magnétiques. En outre, le projet introduit une technologie innovante pour un traitement non invasif par neuromodulation de divers pathologies neurologiques et psychiatriques, notamment l’épilepsie et la maladie d’Alzheimer.
Mots‑clés
MAGNAMED, nanoparticules magnétiques, traitement du cancer, diagnostic du cancer, champ magnétique, stimulation neuronale
