Des spécialistes de l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI (Institut d'ingénierie physique de Moscou), de l'Institut Lebedev de physique affilié à l'Académie des sciences de Russie, de l'Institut Deviatykh de chimie des matériaux très purs affilé à l'Académie des sciences de Russie et de l'Université d’État Lomonossov de Moscou, en collaboration avec des chercheurs français, suisses, tchèques et ukrainiens, ont présenté une nouvelle méthode de diagnostic optique recourant aux nanoparticules de silicium. Ces travaux ont été publiés dans la revue prestigieuse Advanced Optical Materials.
Les nanoparticules peuvent être détectées dans les tissus de l'organisme grâce à la réaction optique, par exemple une émission fluorescente. Cela permet de mettre en «surbrillance» la zone de la tumeur où elles se sont accumulées. De plus, les nanoparticules peuvent exercer un impact sur la tumeur aussi bien elles-mêmes qu'en tant que moyen de transport pour les médicaments, par exemple les radionucléides.
Silicium
Le silicium fait partie des matériaux non organiques les plus sûrs pour les systèmes biologiques de par sa compatibilité biologique parfaite et de la biodégradabilité dans l'organisme. Les nanoparticules de silicium conviennent parfaitement pour les thérapies utilisant l'hyperthermie locale, ou encore pour la destruction de cellules cancéreuses grâce à la lumière, aux radiations de radiofréquence ou aux ultrasons. Cependant, les nanoparticules de silicium de taille optimale du point de vue thérapeutique (20-100 nm) sont difficiles à visualiser optiquement dans les tissus biologiques au vu de leur indisposition à la fluorescence.
Le groupe de chercheurs de l'université MEPhI et d'autres organisations scientifiques russes et étrangères a présenté une solution au problème de visualisation de nanoparticules de silicium relativement grandes dans les tissus biologiques, a déclaré Andreï Kabachine, directeur de recherche de l'Institut d'ingénierie physique de l'institut de biomédecine de l'université MEPhI.
«De telles nanoparticules peuvent avoir une réaction non linéaire et puissante en cas d'excitation optique, à savoir à la fois la génération de seconde harmonique (GSH) et de luminescence à deux photons, sachant que la génération de signaux grâce à ces deux effets est directement proportionnelle à la taille des nanoparticules de silicium. Autrement dit, leur contribution est la plus importante précisément pour les nanoparticules relativement grandes, alors que le signal de GSH est également sensible à la formation d'agglomérats de nanoparticules dans les cellules et les tissus. Les effets découverts permettent de réexaminer la vision du problème de bio-imagerie pour l'un des nanomatériaux les plus prometteurs», a-t-il déclaré à RIA Novosti.
Les chercheurs ont présenté une visualisation des nanoparticules de silicium dans les cellules vivantes en utilisant le contraste bimodal basé sur la GSH et la luminescence à deux photons. Surtout, cette méthode permet d'avoir une haute résolution optique grâce à laquelle il est possible de reconstruire les images 3D de la répartition des nanoparticules de silicium dans les cellules et les tissus.
La bio-imagerie bimodale proposée permet de compléter la fonctionnalité thérapeutique des nanoparticules de silicium et est appelée à faire avancer considérablement l'élaboration de nouvelles méthodes non invasives de traitement des maladies cancéreuses.
