113.jpgUne technique de tomographie opto-acoustique de pointe pour l'étude des potentiels effets négatifs des nanotechnologies sur le vivant. A l'heure où les nanotechnologies atteignent un stade industriel ou pré-industriel, la question des risques liés à leur utilisation pour la santé et l'environnement devient de plus en plus cruciale. En effet, ces effets ne sont que partiellement connus. Plusieurs études épidémiologiques ont déjà prouvé par le passé qu'il existait un impact des particules fines et ultrafines de l'atmosphère (poussières de provenances variées) sur la santé, en provoquant des réactions respiratoires et cardiovasculaires chez une partie significative de la population. Les scientifiques soupçonnent ainsi qu'il pourrait en être de même pour les nanoparticules manufacturées.

Depuis ces quinze dernières années, les progrès des nanotechnologies ne cessent d'augmenter, si bien que la commercialisation des nanomatériaux manufacturés pourrait exploser dans les prochaines années. Des produits que nous utilisons quotidiennement intègrent déjà ces nanoparticules à leur composition, notamment dans les secteurs du cosmétique, du textile, mais aussi dans les produits électroniques et informatiques, l'alimentation, des produits d'entretien et plus encore. Il devient ainsi essentiel de se donner les moyens d'étudier plus précisément les risques potentiels liés à l'injection de nanoparticules dans le vivant.

C'est l'objectif que s'est donnée l'entreprise de R&D "Tomowave Laboratories" pour les six prochains mois à venir, projet pour lequel ils ont récemment obtenu des subventions du "National Institute of Environmental Health Sciences".

La technologie opto-acoustique

La technologie opto-acoustique de pointe constitue le coeur des travaux de recherche des laboratoires TomoWave, dont l'objectif principal est d'aider le transfert des travaux de recherche autour de cette technique vers les applications cliniques et pré-cliniques, en passant par une vaste collaboration avec les professionnels du biomédical, des entreprises et des institutions. Ils développent ainsi des systèmes pour l'imagerie, la détection et la surveillance en biomédecine.

La technologie opto-acoustique utilise à la fois le son et la lumière pour sonder l'intérieur d'un échantillon d'études, afin d'en révéler ses structures. Elle permet en particulier de sonder des environnements troubles, tels que les tissus du corps humain, et combine la précision de la spectroscopie avec la résolution en profondeur des ultrasons.

Le principe de base consiste à envoyer des pulse-lasers (proches infrarouges) sur l'échantillon d'étude. Le tissu irradié absorbe localement une partie de l'énergie de ces pulses, ce qui entraîne un réchauffement local via l'effet photoélectrique (conversion de l'énergie des photons en énergie cinétique). Il en résulte une expansion locale avec génération d'ondes de compressions (ultrasons), qui se propagent dans le milieu à la vitesse du son, et peuvent être enregistrées via des capteurs de pression haute fréquence. La lenteur du son dans les tissus (~1500 m/s) par rapport à la vitesse de la lumière permet d'obtenir une détection résolue dans le temps de ces ondes de pression et de déterminer précisément la profondeur à laquelle les ondes ont été générées.

En mesurant les ondes acoustiques à différentes fréquences avec un réseau de détecteurs adapté, un spectre opto-acoustique peut être obtenu et corrélé en trois dimensions avec la surface du tissu d'étude. De plus, si l'on choisit certaines longueurs d'onde qui permettent de cibler des tissus spécifiques, cette méthode peut fournir une image extrêmement bien contrastée et d'excellente résolution des structures isolées. Ces images peuvent cependant être encore améliorées par l'ajout d'agents de contrastes opto-acoustiques (i.e l'ajout de substances dans les tissus d'études, qui s'attachent spécifiquement sur les structures d'intérêt et absorbent mieux l'énergie lumineuse des pulses-lasers).

De nouveaux agents de contrastes développés aux laboratoires TomoWave

Afin d'améliorer leurs dispositifs basés sur l'imagerie opto-acoustique, les chercheurs des laboratoires TomoWave développent de nouveaux agents de contrastes, à base de nanotiges d'or, qui ont un fort pouvoir absorbant dans le proche infrarouge : jusqu'à 1.000 fois celui de n'importe quel colorant organique à la même concentration.

La combinaison de leur technique opto-acoustique avec ces agents de contrastes devrait leur permettre d'obtenir la méthode la plus précise à ce jour, pour la détection de nanoparticules in vivo, présentes même en quantité infimes, et à des profondeurs considérables dans les tissus biologiques.

Dans cette perspective, ils travaillent donc à la synthèse, à la purification et à la combinaison de ces nanotiges d'or avec différentes molécules biologiques, afin d'en contrôler précisément les propriétés et de pouvoir les intégrer dans les différentes applications médicales. Ainsi, ils seront capables de proposer des agents de contrastes pour la détection de haute précision de molécules cible : la combinaison de ces nanotubes d'or avec des peptides et anticorps bien choisis doit permettre une sélection précise et efficace des biomolécules cibles, tout en évitant les interactions avec le système immunitaire et en assurant un temps de circulation suffisamment long dans les tissus.

D'ici quelques mois, le financement que les chercheurs ont obtenu pour l'étude des risques liés à l'introduction des nanoparticules dans le corps devrait leur permettre d'optimiser les dispositifs opto-acoustiques, lesquels pourront alors être commercialisés dans un second temps. Ils pourraient alors remédier aux méthodes actuelles de détection des nanoparticules (basées sur la résonance magnétique ou les scans aux rayons x) qui sont encore trop chères et pas suffisamment précises pour détecter les nanoparticules de métal et de carbone.

 

SOURCE:

1] Site du National Nanotechnology Initiative : http://www.nano.gov/you/environmental-health-safety
- [2] Revue des applications des nanotechnologies dans la médecine : http://olivier33400.free.fr/medecine_fr.html
- [3] Site du département de Californie pour le contrôle des substances toxiques : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/wBae1

André Conjusteau, chercheur aux "TomoWave Laboratories"
- Site officiel de l'entreprise "TomoWave Laboratories" : http://tomowave.com/default.aspx
- Article sur les nanotechnologies dans la médecine : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/G3oTd
- Dossier sur les nanotechnologies (site du CNRS) : http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosnano/

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