La Nanoparticule d'Or
Le plus convoité des métaux a rendu fou plus d'une génération de chercheurs.
Métal rare, d’un jaune brillant, inaltérable et facile à travailler : l'or a toutes les qualités pour séduire dans tous les domaines, aussi bien en chimie, en électronique qu'en métallurgie et bien sûr, la bionanotechnologie. L'or est donc un métal qui possède des propriétés physiques qui lui sont propres.
Mais pourquoi l'or ?
Tout d’abord, l'or est le métal le plus électronégatif (il attire les électrons plus que les autres matériaux), il est aussi très inerte chimiquement, inaltérable, et enfin inoxydable ce qui fait de lui, une matière noble, modelable à volonté et très résistante. Mais l'un des points les plus avantageux de ses caractéristiques est la biocompatibilité (compatibilité avec l'organisme humain) .En effet, lorsqu'un corps étranger pénètre dans notre organisme, ce dernier se défend en envoyant des anticorps pour le détruire. L'or étant biocompatible, il n'est pas détecté en tant que parasite, il écarte donc tout danger de rejet qui pourrait l'empêcher de circuler dans le système sanguin.
Le plus étonnant reste à venir : réduit à des particules de l'ordre du nanomètre, (Quand on parle de nanoparticule d'or on parle d'une nanoparticule de silice qui est revêtue d'une fine couche d'or.) l'or présente de nouvelles caractéristiques qui lui sont singulières. Une des plus marquantes, est la perte de sa couleur dorée si singulière, au profit d'une couleur verte. Cela est du à la petite taille des nanoparticules qui par conséquent, ne réagissent plus de la même manière aux longueurs d'ondes du spectre de la lumière que l'or massif.
La nanoparticule d'or présente donc beaucoup de caractéristiques qui pourraient être très intéressantes sur le plan nanobiotechnologique.
Mais à quoi pourraient bien servir ces nouvelles caractéristiques, et surtout, comment les utilisent-on ?.
Métal rare, d’un jaune brillant, inaltérable et facile à travailler : l'or a toutes les qualités pour séduire dans tous les domaines, aussi bien en chimie, en électronique qu'en métallurgie et bien sûr, la bionanotechnologie. L'or est donc un métal qui possède des propriétés physiques qui lui sont propres.
Mais pourquoi l'or ?
Tout d’abord, l'or est le métal le plus électronégatif (il attire les électrons plus que les autres matériaux), il est aussi très inerte chimiquement, inaltérable, et enfin inoxydable ce qui fait de lui, une matière noble, modelable à volonté et très résistante. Mais l'un des points les plus avantageux de ses caractéristiques est la biocompatibilité (compatibilité avec l'organisme humain) .En effet, lorsqu'un corps étranger pénètre dans notre organisme, ce dernier se défend en envoyant des anticorps pour le détruire. L'or étant biocompatible, il n'est pas détecté en tant que parasite, il écarte donc tout danger de rejet qui pourrait l'empêcher de circuler dans le système sanguin.
Le plus étonnant reste à venir : réduit à des particules de l'ordre du nanomètre, (Quand on parle de nanoparticule d'or on parle d'une nanoparticule de silice qui est revêtue d'une fine couche d'or.) l'or présente de nouvelles caractéristiques qui lui sont singulières. Une des plus marquantes, est la perte de sa couleur dorée si singulière, au profit d'une couleur verte. Cela est du à la petite taille des nanoparticules qui par conséquent, ne réagissent plus de la même manière aux longueurs d'ondes du spectre de la lumière que l'or massif.
La nanoparticule d'or présente donc beaucoup de caractéristiques qui pourraient être très intéressantes sur le plan nanobiotechnologique.
Mais à quoi pourraient bien servir ces nouvelles caractéristiques, et surtout, comment les utilisent-on ?.
La Photothermie
La photothermie est une technique qui a pour but de détruire les cellules cancéreuses à l'aide des nanoparticules d'or, par irradiation, et donc par réchauffement.
Tout d’abord, cette technique repose sur un but précis : faire osciller la nanoparticule d'or.
Pour cela il faut soumettre cette nanoparticule d'or à une longueur d'onde ( définition dans le lien ) plus grande que sa taille , capable d'émettre au delà des obstacles qui font obstruction, c'est à dire la peau, la graisse et les membranes des vaisseaux sanguins. Et l'infrarouge est parfait pour cela. En effet, il peut d'une part émettre au delà de la peau, (lorsque l'on éclaire fortement la peau, on remarque qu'elle devient rouge, en réalité cette couleur est due au spectre rouge du spectre de la lumière blanche qui traverse la peau) et d'autre part sa fréquence est aussi dans les environs de 780nm ce qui permettra l'apparition du phénomène de plasmon de surface que nous allons aborder dans quelques lignes.
Le dernier avantage de l'infrarouge est qu'il ne détériore pas les cellules de la peau ni aucune partie de l'organisme, contrairement aux rayons X qui peuvent provoquer des mutations génétiques ou encore les ultraviolets qui, eux, brûlent la peau ce qui peut mener à un cancer de la peau.
Revenons au phénomène de plasmon de surface : ce phénomène se produit lorsque la nanoparticule est soumise à un rayonnement infrarouge d'une fréquence spécifique. Cette dernière varie selon la forme de la nanoparticule d'or : on modifie donc la fréquence selon le rapport rayon infrarouge / diamètre de la nanoparticule d'or.
Ainsi, soumise à cette longueur d'onde plus grande que la sienne, la nanoparticule voit ses atomes d'or réagir. Les électrons de la bande de conduction se mettent à osciller et lorsque la fréquence des oscillations correspond à la fréquence de l’onde, la molécule entre en résonance.Ce phénomène de résonance provoque une vibration de la nanoparticule conduisant inévitablement à une production d'énergie, donc à un réchauffement de quelques degrés.
Tout d’abord, cette technique repose sur un but précis : faire osciller la nanoparticule d'or.
Pour cela il faut soumettre cette nanoparticule d'or à une longueur d'onde ( définition dans le lien ) plus grande que sa taille , capable d'émettre au delà des obstacles qui font obstruction, c'est à dire la peau, la graisse et les membranes des vaisseaux sanguins. Et l'infrarouge est parfait pour cela. En effet, il peut d'une part émettre au delà de la peau, (lorsque l'on éclaire fortement la peau, on remarque qu'elle devient rouge, en réalité cette couleur est due au spectre rouge du spectre de la lumière blanche qui traverse la peau) et d'autre part sa fréquence est aussi dans les environs de 780nm ce qui permettra l'apparition du phénomène de plasmon de surface que nous allons aborder dans quelques lignes.
Le dernier avantage de l'infrarouge est qu'il ne détériore pas les cellules de la peau ni aucune partie de l'organisme, contrairement aux rayons X qui peuvent provoquer des mutations génétiques ou encore les ultraviolets qui, eux, brûlent la peau ce qui peut mener à un cancer de la peau.
Revenons au phénomène de plasmon de surface : ce phénomène se produit lorsque la nanoparticule est soumise à un rayonnement infrarouge d'une fréquence spécifique. Cette dernière varie selon la forme de la nanoparticule d'or : on modifie donc la fréquence selon le rapport rayon infrarouge / diamètre de la nanoparticule d'or.
Ainsi, soumise à cette longueur d'onde plus grande que la sienne, la nanoparticule voit ses atomes d'or réagir. Les électrons de la bande de conduction se mettent à osciller et lorsque la fréquence des oscillations correspond à la fréquence de l’onde, la molécule entre en résonance.Ce phénomène de résonance provoque une vibration de la nanoparticule conduisant inévitablement à une production d'énergie, donc à un réchauffement de quelques degrés.
Mais à quoi ce phénomène pourrait-t-il être utile?
Pour résumer, une fois introduite dans les cellules cancéreuses, - par le biais de procédés que nous avons expliqués auparavant - la nanoparticule d'or est soumise à une onde infrarouge très précise, ciblant la tumeur pour ne pas détruire les cellules saines environnantes. La nanoparticule entre alors en résonance de plasmon de surface et surchauffe, libérant de l'énergie et produisant donc de la chaleur. Elle élève la température du milieu de 4°C, les cellules cancéreuses, sensibles à la chaleur, sont détruites. Le rayonnement étant plutôt précis, seul un très petit nombre de cellules saines est détruit, ce qui évite tout effet secondaire possible lié au traitement. Contrairement à la chimiothérapie par exemple, qui élimine des quantités de cellules saines énormes, d'où les nombreux effets secondaires, et donc son efficacité réduite.
Pour résumer, une fois introduite dans les cellules cancéreuses, - par le biais de procédés que nous avons expliqués auparavant - la nanoparticule d'or est soumise à une onde infrarouge très précise, ciblant la tumeur pour ne pas détruire les cellules saines environnantes. La nanoparticule entre alors en résonance de plasmon de surface et surchauffe, libérant de l'énergie et produisant donc de la chaleur. Elle élève la température du milieu de 4°C, les cellules cancéreuses, sensibles à la chaleur, sont détruites. Le rayonnement étant plutôt précis, seul un très petit nombre de cellules saines est détruit, ce qui évite tout effet secondaire possible lié au traitement. Contrairement à la chimiothérapie par exemple, qui élimine des quantités de cellules saines énormes, d'où les nombreux effets secondaires, et donc son efficacité réduite.
La nanoparticule d'or serait donc la bête noire des cellules cancéreuses, et permettrait de mettre un terme à cette lutte contre le cancer, qui acharne tant de chercheurs depuis bien longtemps.
Les essais réalisés sur une population de souris sont très concluants et prometteurs, ainsi, 80% des souris ont été complètement guéries de ce mal longtemps incurable. Leurs cellules cancéreuses ont été intégralement détruites avec succès, les effets secondaires étant inexistants. Sur les 20% de souris restantes, 15% ont vue leur quantité de cellules cancéreuses diminuer de 80% et seulement 5% n'ont pas observé de résultats concluants.
Cette technique de destruction des cellules cancéreuse fait donc espérer un très grand nombre de malades, mais les premiers essais sur l'Homme n'auront lieux que dans quelques années, le temps de perfectionner ce procédé et être sûr d'éloigner tout danger.
La destruction des cellules cancéreuses peut aussi être effectuée par la mise en place d'autre procédés, comme par exemple la vectorisation des médicaments à l'échelle nanométrique.
Les essais réalisés sur une population de souris sont très concluants et prometteurs, ainsi, 80% des souris ont été complètement guéries de ce mal longtemps incurable. Leurs cellules cancéreuses ont été intégralement détruites avec succès, les effets secondaires étant inexistants. Sur les 20% de souris restantes, 15% ont vue leur quantité de cellules cancéreuses diminuer de 80% et seulement 5% n'ont pas observé de résultats concluants.
Cette technique de destruction des cellules cancéreuse fait donc espérer un très grand nombre de malades, mais les premiers essais sur l'Homme n'auront lieux que dans quelques années, le temps de perfectionner ce procédé et être sûr d'éloigner tout danger.
La destruction des cellules cancéreuses peut aussi être effectuée par la mise en place d'autre procédés, comme par exemple la vectorisation des médicaments à l'échelle nanométrique.