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Les scientifiques du département d’ingénierie biomédicale de l’université Texas A&M développent de nouveaux moyens pour faire progresser le domaine de la médecine régénérative et du traitement du cancer. Ils mettent au point une nanofeuille en 2D qui est 1 000 fois plus petite qu’une mèche de cheveux.

Une nanofeuille 2D

Le Dr Akhilesh Gaharwar, professeur associé, a mis au point une nouvelle classe de nanofeuilles 2D appelée disulfure de molybdène qui peut adsorber la lumière du proche infrarouge (NIR) et modifier le comportement des cellules. Ces nanofeuilles constituent une classe émergente de matériaux qui ont montré des propriétés physiques et chimiques distinctes en raison de leur forme et de leur taille uniques.
Récemment, certaines nanofeuilles ont été explorées pour des applications biomédicales en raison de leur capacité à réagir à la lumière. Malgré leur fort potentiel, les recherches de M. Gaharwar entrent en territoire inconnu, car peu de recherches ont étudié leur compatibilité cellulaire et aucune n’a exploré leur capacité à moduler les fonctions cellulaires à l’aide de la lumière.
Pour explorer la possibilité de contrôler la réponse cellulaire par la lumière, le groupe de recherche de Gaharwar a synthétisé une nanofeuille atomiquement qui peut adsorber la lumière NIR et la convertir en chaleur. Par rapport à d’autres types de lumière, notamment les ultraviolets et la lumière visible, la lumière NIR peut pénétrer profondément dans les tissus et peut être utilisée pour stimuler les mécanismes de réparation biologiques naturels dans les tissus profonds.
Grâce à leur surface élevée, ces nanofeuilles peuvent adhérer à la membrane extérieure des cellules et transmettre un signal cellulaire au noyau, ce qui permet de contrôler leur comportement. Certaines des nanofeuilles sont également absorbées par les cellules et peuvent influencer les fonctions cellulaires de l’intérieur.

Pour plusieurs utilisation potentielles

« Les biomatériaux photosensibles ont un fort potentiel pour le développement de la prochaine génération de dispositifs médicaux non invasifs, précis et contrôlables pour toute une série d’applications biomédicales, y compris l’administration de médicaments, la thérapie du cancer, la médecine régénérative et l’impression 3D », a déclaré M. Gaharwar.
En collaboration avec le Dr Irtisha Singh, l’équipe de M. Gaharwar a utilisé une technique de séquençage de nouvelle génération pour déchiffrer l’effet de la lumière et/ou des nanofeuilles sur la régulation génétique des cellules. Imaginez une cellule comme une toile vierge, et la régulation des gènes comme la peinture qui transforme la toile en quelque chose d’unique ou d’intéressant.
Pour les cellules souches, cela signifierait déterminer quel type de cellule elles seront, comme un muscle, un os, etc. De légères agitations dans l’expression des gènes, qu’elles proviennent de la lumière ou de ces nanofeuilles, peuvent affecter de manière significative les fonctions de ces cellules telles que le mouvement, la reproduction et l’expression.
Les profils globaux d’expression génique des cellules révèlent que la stimulation lumineuse de cette nanofeuille peut avoir une influence significative sur la migration cellulaire et la cicatrisation des plaies. Ils ont démontré que les cellules cancéreuses traitées avec une nanofeuille et de la lumière ne sont pas capables de se déplacer librement.

Une nouvelle approche pour réguler la migrations cellulaire

C’est important car le cancer se propage dans le corps en passant d’un tissu à l’autre. La combinaison de la nanofeuille et de la lumière peut fournir de nouvelles approches pour contrôler et réguler la migration et les fonctions cellulaires.
L’équipe a découvert que ces nanofeuilles se lient à un récepteur de surface cellulaire appelé intégrine, une simple protéine à laquelle est fixé un sucre. Ces protéines intégrines sont importantes pour le fonctionnement normal des cellules en leur fournissant des informations sur leur environnement. Si ces protéines sont recouvertes par des nanofeuilles, elles ne peuvent pas dire aux cellules de se déplacer, ce qui les arrête totalement pour une durée indéterminée.
Cette recherche a été publiée dans PNAS.
Source : Texas A&M University 
Crédit photo : Pexels

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