Des éléments courants, mais avec des propriétés spéciales en biomédecine
Le projet Psy-nano-si («Nanosilicon-based photosynthesis for chemical and biomedical applications») a étudié le silicium et l'oxygène, deux éléments parmi les plus courants sur Terre. L'équipe, financée par l'UE, a cherché à étudier un nouveau type d'interaction entre les éléments et à résoudre d'importants problèmes en biologie, chimie, médecine et physique. Elle s'est intéressée à des découvertes fondamentales faites par des membres du consortium concernant la génération d'oxygène singulet par nano-silicium (nano-Si) et sa biodégradabilité. Les chercheurs voulaient découvrir la possibilité d'utiliser des particules poreuses de silicium contenant des nano-cristaux luminescents de silicium (particules nano-Si) comme générateurs efficaces d'oxygène moléculaire singulet (1O2). Le projet avait l'intention de mettre au point des matériaux biologiquement compatibles et respectueux de l'environnement, ainsi que des systèmes prototypes, susceptible de concurrencer les photosensibilisants actuels en photochimie, biologie et médecine. Les chercheurs du projet Psy-nano-si ont constaté qu'il était possible de produire certaines particules nano-Si en grande quantité. Le projet a mis au point des équipements et un processus de production de particules photoactives par attaque chimique directe de poudres de silicium cristallin. L'ensemble est aisément adaptable aux besoins d'une production industrielle. Les particules de nano-Si contiennent des impuretés toxiques après l'attaque chimique, et ne conviennent donc pas directement en biomédecine, mais les substances toxiques sont efficacement retirées par une procédure de nettoyage. Les particules nettoyées sont alors utilisables. La surface des nano-Si a été modifiée pour la rendre hydrophile et la protéger contre l'érosion dans certaines conditions. Les expériences ont abouti à une surface formant une couche protectrice et permettant une interaction efficace entre les nanocristaux de Si excités et l'oxygène moléculaire. Ceci a servi de base à l'activité photosensibilisante. Dans le cadre de la thérapie photodynamique des tumeurs, on administre aux patients un photosensibilisant puis on illumine la masse tumorale avec une lumière de la longueur d'onde voulue. Cette thérapie s'accompagne du risque de dommages oxydatifs, mais on a montré que les effets indirects contribuent à la destruction de la tumeur. Plusieurs photosensibilisants sont déjà utilisés cliniquement. Les membres du projet ont mis au point le premier photosensibilisant solide. Il se compose d'une poudre de particules nano-Si d'une taille inférieure ou égale au micron et capable de produire l'oxygène singulet. En arrivant à terme, le projet Psy-nano-si avait mis au point le logiciel et les protocoles de connexion par Internet, proposé des mesures antivol et testé le serveur central ainsi que sa mise en ligne. Le projet a identifié les conditions dans lesquelles les nano-Si montrent une activité photocytotoxique in vitro et un intérêt en thérapie photodynamique in vivo. À ce moment, ces conditions sont encore loin de répondre aux critères d'approbation pour cette thérapie. Grâce à leurs travaux, les chercheurs ont néanmoins défini des méthodes évolutives de production de nano-Si poreuses ainsi qu'une nouvelle catégorie de photosensibilisants solides et des agents d'administration de médicaments. Les résultats du projet ont ouvert la voie à davantage d'études sur la transformation des surfaces de nano-Si et sur les capacités de photosensibilisation pour un usage pratique.
