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Exploiter la microfluidique pour la production en masse de nanoparticules personnalisées

Grâce aux extraordinaires propriétés que leur confère leur taille minuscule, les nanoparticules sont essentielles à l'industrie et à la recherche scientifique. L'utilisation de réacteurs microfluidiques pourrait être l'élément déterminant pour manipuler la synthèse et augmenter la production de nanoparticules utilisables dans la biomédecine, l'optique, les piles à combustible et d'autres applications.
Exploiter la microfluidique pour la production en masse de nanoparticules personnalisées
La microfluidique se réfère à la science et la technologie de manipulation de volumes de fluide de l'ordre du nanolitre ou du picolitre dans des canaux à l'échelle nanométrique. Il s'agit d'un domaine multidisciplinaire à l'intersection de l'ingénierie, de la physique, des nanotechnologies et des biotechnologies. Connaissant un développement rapide, ce domaine vise à surmonter les défis liés à la manipulation fine de petites particules.

La taille et la forme, la surface, l'auto-assemblage et la reproductibilité sont des caractéristiques essentielles des nanomatériaux. Les réacteurs traditionnels par lot n'ont qu'une capacité limitée pour préparer de façon reproductible des nanoparticules personnalisées de grande qualité. Dans le cadre du projet PLATFORM2NANO (Development of a microfluidic platform to produce nanomaterials and assessment on new nanotechnology applications), financé par l'UE, des scientifiques ont mis au point une nouvelle méthode de synthèse des nanoparticules, transformant le procédé traditionnel lot par lot en une chaîne de production à plus grande échelle.

En expérimentant des microréacteurs hautement polyvalents en polymère, verre et acier inoxydable, l'équipe du projet a réussi à produire des nanostructures complexes à base d'or de tailles et de formes bien définies. Des particules de cobalt ont d'abord été utilisées comme matrice, puis elles ont été remplacées par des nanoparticules d'or, ce qui a conduit à la formation d'une structure creuse. L'équipe a ensuite introduit des groupes fonctionnels chimiques sur les surfaces d'or afin d'améliorer leur biocompatibilité puis les ont stérilisées en utilisant des ultraviolets.

La cadence de production des microréacteurs microfluidiques utilisés dépassait de très loin celle des réacteurs séquentiels traditionnels. Les nanoparticules d'or creuses personnalisées ainsi produites peuvent être utilisées en thérapie photothermique, pour améliorer le diagnostic et le traitement du cancer.

Comprendre comment se développement les facettes des nanocristaux est essentiel pour contrôler leur forme, ce qui permet ensuite de contrôler les propriétés chimiques des cristaux. Les scientifiques ont déployé des réacteurs à flux basés sur des réactions gazeuses, ce qui leur a permis de contrôler la forme des nanocristaux au cours de leur croissance.

Compte tenu du rôle important des nanoparticules polymères dans l'administration de médicaments, l'équipe a produit des nanoparticules polymères capables d'administrer de façon efficace des agents thérapeutiques dans le tissu atteint.

Jusqu'à maintenant, la manipulation à petite échelle des nanoparticules constituait un obstacle majeur. La microfluidique joue un rôle clé dans la synthèse des nanoparticules, permettant le contrôle précis et la production à grande échelle de petites particules.

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Thèmes

Life Sciences

Mots-clés

Microfluidique, nanoparticules, biomédecine, PLATFORM2NANO, thérapie photothermique