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 Les nanos robots

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Denis
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MessageSujet: Re: Les nanos robots   Lun 12 Fév 2018 - 15:33

In a major advancement in nanomedicine, Arizona State University (ASU) scientists, in collaboration with researchers from the National Center for Nanoscience and Technology (NCNST), of the Chinese Academy of Sciences, have successfully programmed nanorobots to shrink tumors by cutting off their blood supply.

"We have developed the first fully autonomous, DNA robotic system for a very precise drug design and targeted cancer therapy," said Hao Yan, director of the ASU Biodesign Institute's Center for Molecular Design and Biomimetics and the Milton Glick Professor in the School of Molecular Sciences.

"Moreover, this technology is a strategy that can be used for many types of cancer, since all solid tumor-feeding blood vessels are essentially the same," said Yan.

The successful demonstration of the technology, the first-of-its-kind study in mammals utilizing breast cancer, melanoma, ovarian and lung cancer mouse models, was published in the journal Nature Biotechnology.

Seek and destroy

Yan is an expert in the field of DNA origami, which in the past two decades, has developed atomic-scale manufacturing to build more and more complex structures.

The bricks to build their structures come from DNA, which can self-fold into all sorts of shapes and sizes -- all at a scale one thousand times smaller than the width of a human hair -- in the hopes of one day revolutionizing computing, electronics and medicine.

That one day may be coming a bit faster than anticipated.

Nanomedicine is a new branch of medicine that seeks to combine the promise of nanotechnology to open up entirely new avenues for treatments, such as making minuscule, molecule-sized nanoparticles to diagnose and treat difficult diseases, especially cancer.

Until now, the challenge to advancing nanomedicine has been difficult because scientists wanted to design, build and carefully control nanorobots to actively seek and destroy cancerous tumors -- while not harming any healthy cells.

The international team of researchers overcame this problem by using a seemingly simple strategy to very selectively seek and starve out a tumor.

This work was initiated about 5 years ago. The NCNST researchers first wanted to specifically cut-off of tumor blood supply by inducing blood coagulation with high therapeutic efficacy and safety profiles in multiple solid tumors using DNA-based nanocarriers. Prof. Hao Yan's expertise has upgraded the nanomedicine design to be a fully programmable robotic system, able to perform its mission entirely on its own.

"These nanorobots can be programmed to transport molecular payloads and cause on-site tumor blood supply blockages, which can lead to tissue death and shrink the tumor," said Baoquan Ding, a professor at the NCNST, located in Beijing, China.

Nanorobots to the rescue

To perform their study, the scientists took advantage of a well-known mouse tumor model, where human cancer cells are injected into a mouse to induce aggressive tumor growth.

Once the tumor was growing, the nanorobots were deployed to come to the rescue.

Each nanorobot is made from a flat, rectangular DNA origami sheet, 90 nanometers by 60 nanometers in size. A key blood-clotting enzyme, called thrombin, is attached to the surface.

Thrombin can block tumor blood flow by clotting the blood within the vessels that feed tumor growth, causing a sort of tumor mini-heart attack, and leading to tumor tissue death.

First, an average of four thrombin molecules was attached to a flat DNA scaffold. Next, the flat sheet was folded in on itself like a sheet of paper into a circle to make a hollow tube.

They were injected with an IV into a mouse, then traveled throughout the bloodstream, homing in on the tumors.

The key to programming a nanorobot that only attacks a cancer cell was to include a special payload on its surface, called a DNA aptamer. The DNA aptamer could specifically target a protein, called nucleolin, that is made in high amounts only on the surface of tumor endothelial cells -- and not found on the surface of healthy cells.

Once bound to the tumor blood vessel surface, the nanorobot was programmed, like the notorious Trojan horse, to deliver its unsuspecting drug cargo in the very heart of the tumor, exposing an enzyme called thrombin that is key to blood clotting.

The nanorobots worked fast, congregating in large numbers to quickly surround the tumor just hours after injection.

Safe and sound design

First and foremost, the team showed that the nanorobots were safe and effective in shrinking tumors.

"The nanorobot proved to be safe and immunologically inert for use in normal mice and, also in Bama miniature pigs, showing no detectable changes in normal blood coagulation or cell morphology," said Yuliang Zhao, also a professor at NCNST and lead scientist of the international collaborative team.

Most importantly, there was no evidence of the nanorobots spreading into the brain where it could cause unwanted side effects, such as a stroke.

"The nanorobots are decidedly safe in the normal tissues of mice and large animals," said Guangjun Nie, another professor at the NCNST and a key member of the collaborative team.

The treatment blocked tumor blood supply and generated tumor tissue damage within 24 hours while having no effect on healthy tissues. After attacking tumors, most of the nanorobots were cleared and degraded from the body after 24 hours.

By two days, there was evidence of advanced thrombosis, and 3 days, thrombi in all tumor vessels were observed.

The key is to trigger thrombin only when it is inside tumor blood vessels. Also, in the melanoma mouse model, 3 out of 8 mice receiving the nanorobot therapy showed complete regression of the tumors. The median survival time more than doubled, extending from 20.5 to 45 days.

They also tried their system in a test of a primary mouse lung cancer model, which mimics the human clinical course of lung cancer patients. They showed shrinkage of tumor tissues after a 2-week treatment.

Science of the very small goes big

For Yan, the important study milestone represents the end of the beginning for nanomedicine.

"The thrombin delivery DNA nanorobot constitutes a major advance in the application of DNA nanotechnology for cancer therapy," said Yan. "In a melanoma mouse model, the nanorobot not only affected the primary tumor but also prevented the formation of metastasis, showing promising therapeutic potential."

Yan and his collaborators are now actively pursuing clinical partners to further develop this technology.

"I think we are much closer to real, practical medical applications of the technology," said Yan. "Combinations of different rationally designed nanorobots carrying various agents may help to accomplish the ultimate goal of cancer research: the eradication of solid tumors and vascularized metastases. Furthermore, the current strategy may be developed as a drug delivery platform for the treatment of other diseases by modification of the geometry of the nanostructures, the targeting groups and the loaded cargoes."

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Les scientifiques de l'Arizona State University (ASU), en collaboration avec des chercheurs du Centre national des nanosciences et de la technologie (NCNST) de l'Académie chinoise des sciences, ont réussi à programmer des nanorobots pour rétrécir les tumeurs en leur coupant l'apport en sang.

«Nous avons développé le premier système robotique d'ADN entièrement autonome pour une conception médicamenteuse très précise et une thérapie ciblée contre le cancer», a déclaré Hao Yan, directeur du Centre de conception moléculaire et biomimétique de l'ASU Biodesign Institute et professeur à l'École de médecine moléculaire de Milton Glick. Les sciences.

"En outre, cette technologie est une stratégie qui peut être utilisée pour de nombreux types de cancer, puisque tous les vaisseaux sanguins solides qui se nourrissent de tumeurs sont essentiellement les mêmes", a déclaré Yan.

La démonstration réussie de la technologie, l'étude unique en son genre chez les mammifères utilisant des modèles de cancer du , de mélanome , de cancer des et du , a été publiée dans la revue Nature Biotechnology.

Cherche et détruit

Yan est un expert dans le domaine de l'origami avec l'ADN qui, au cours des deux dernières décennies, a développé une fabrication à l'échelle atomique pour construire des structures de plus en plus complexes.

Les briques pour construire leurs structures proviennent de l'ADN, qui peut s'auto-plier dans toutes sortes de formes et de tailles - toutes à une échelle mille fois plus petite que la largeur d'un cheveu humain - dans l'espoir de révolutionner un jour l'informatique, l'électronique et la médecine.

Ce jour pourrait arriver un peu plus vite que prévu.

La nanomédecine est une nouvelle branche de la médecine qui cherche à combiner la promesse de la nanotechnologie pour ouvrir de toutes nouvelles possibilités de traitement, comme la fabrication de minuscules nanoparticules de taille moléculaire pour diagnostiquer et traiter des maladies difficiles, en particulier le cancer.

Jusqu'à présent, le défi de faire avancer la nanomédecine a été difficile parce que les scientifiques voulaient concevoir, construire et contrôler soigneusement les nanorobots pour rechercher activement et détruire les tumeurs cancéreuses - sans nuire aux cellules saines.

L'équipe internationale de chercheurs a surmonté ce problème en utilisant une stratégie apparemment simple pour rechercher et affamer de façon très sélective une tumeur.

Ce travail a été initié il y a environ 5 ans. Les chercheurs du NCNST ont d'abord voulu couper spécifiquement l'approvisionnement en sang tumoral en induisant une coagulation sanguine avec des profils d'efficacité thérapeutique et de sécurité élevés dans de multiples tumeurs solides en utilisant des nanotransporteurs à base d'ADN. L'expertise du Prof. Hao Yan a amélioré la conception de la nanomédecine pour en faire un système robotique entièrement programmable, capable de remplir entièrement sa mission.

«Ces nanorobots peuvent être programmés pour transporter des charges moléculaires et provoquer des blocages sanguins tumoraux sur site, ce qui peut entraîner la mort des tissus et rétrécir la tumeur», explique Baoquan Ding, professeur au NCNST, situé à Pékin, en Chine.

Nanorobots à la rescousse

Pour effectuer leur étude, les scientifiques ont profité d'un modèle de tumeur de la souris bien connu, où des cellules cancéreuses humaines sont injectées dans une souris pour induire une croissance tumorale agressive.

Une fois la tumeur en croissance, les nanorobots ont été déployés pour venir à la rescousse.

Chaque nanorobot est fabriqué à partir d'une feuille d'origami plane et rectangulaire, d'une taille de 90 nanomètres sur 60 nanomètres. Une enzyme clé de la coagulation sanguine, appelée thrombine, est attachée à la surface.

La thrombine peut bloquer le flux sanguin tumoral en coagulant le sang dans les vaisseaux qui alimentent la croissance tumorale, provoquant une sorte de mini-crise cardiaque et entraînant la mort du tissu tumoral.

Premièrement, une moyenne de quatre molécules de thrombine a été attachée à un support d'ADN plat. Ensuite, la feuille plate a été pliée sur elle-même comme une feuille de papier en un cercle pour former un tube creux.

Ils ont été injectés avec une intraveineuse dans une souris, puis ont voyagé dans la circulation sanguine, migrant vers les tumeurs.

La clé de la programmation d'un nanorobot qui attaque seulement une cellule cancéreuse était d'inclure une charge utile spéciale sur sa surface, appelée aptamère de l'ADN. L'aptamère de l'ADN pourrait spécifiquement cibler une protéine, appelée nucléoline, qui est fabriquée en grande quantité seulement à la surface des cellules endothéliales tumorales - et qui ne se trouve pas à la surface des cellules saines.

Une fois lié à la surface du vaisseau sanguin tumoral, le nanorobot a été programmé, comme le troyen cheval de Troie, pour livrer sa cargaison de médicament au cœur même de la tumeur, exposant une enzyme appelée thrombine, clé de la coagulation sanguine.

Les nanorobots ont fonctionné rapidement, se rassemblant en grand nombre pour entourer rapidement la tumeur quelques heures seulement après l'injection.

Conception sûre et saine

Tout d'abord, l'équipe a montré que les nanorobots étaient sûrs et efficaces dans la réduction des tumeurs.

"Le nanorobot s'est révélé inoffensif et immunologiquement inerte chez la souris normale et chez les porcs miniatures de Bama, ne présentant aucun changement détectable dans la coagulation sanguine normale ou la morphologie cellulaire", a déclaré Yuliang Zhao, également professeur au NCNST et chercheur principal du équipe de collaboration internationale.

Plus important encore, il n'y avait aucune preuve que les nanorobots se propagent dans le cerveau où ils pourraient provoquer des effets secondaires indésirables, tels qu'un accident vasculaire cérébral.

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MessageSujet: x   Lun 21 Nov 2016 - 18:16

Un reportage passé à la télé ce dimanche fait état d'un grand espoir dans le combat contre le cancer. Pour voir ce reportage cliquez sur le lien plus bas.

Les nanorobots

Un nouveau traitement expérimental pour combattre le cancer qui a longtemps été considéré comme de la science-fiction suscite tellement d’espoir que des patients et médecins veulent être les premiers à en faire l’essai. La nouvelle technique inventée par des chercheurs québécois utilise des bactéries pour transporter la chimiothérapie au cœur de la tumeur.


http://ici.radio-canada.ca/tele/decouverte/2016-2017/segments/reportage/11043/nanorobot-chimiotherapie?isAutoPlay=1

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Denis
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MessageSujet: Re: Les nanos robots   Lun 15 Aoû 2016 - 15:20

Researchers from Polytechnique Montréal, Université de Montréal and McGill University have just achieved a spectacular breakthrough in cancer research. They have developed new nanorobotic agents capable of navigating through the bloodstream to administer a drug with precision by specifically targeting the active cancerous cells of tumours. This way of injecting medication ensures the optimal targeting of a tumour and avoids jeopardizing the integrity of organs and surrounding healthy tissues. As a result, the drug dosage that is highly toxic for the human organism could be significantly reduced.

This scientific breakthrough has just been published in the journal Nature Nanotechnology in an article titled "Magneto-aerotactic bacteria deliver drug-containing nanoliposomes to tumour hypoxic regions." The article notes the results of the research done on mice, which were successfully administered nanorobotic agents into colorectal tumours.

"These legions of nanorobotic agents were actually composed of more than 100 million flagellated bacteria -- and therefore self-propelled -- and loaded with drugs that moved by taking the most direct path between the drug's injection point and the area of the body to cure," explains Professor Sylvain Martel, holder of the Canada Research Chair in Medical Nanorobotics and Director of the Polytechnique Montréal Nanorobotics Laboratory, who heads the research team's work. "The drug's propelling force was enough to travel efficiently and enter deep inside the tumours."

When they enter a tumour, the nanorobotic agents can detect in a wholly autonomous fashion the oxygen-depleted tumour areas, known as hypoxic zones, and deliver the drug to them. This hypoxic zone is created by the substantial consumption of oxygen by rapidly proliferative tumour cells. Hypoxic zones are known to be resistant to most therapies, including radiotherapy.

But gaining access to tumours by taking paths as minute as a red blood cell and crossing complex physiological micro-environments does not come without challenges. So Professor Martel and his team used nanotechnology to do it.

Bacteria with compass

To move around, bacteria used by Professor Martel's team rely on two natural systems. A kind of compass created by the synthesis of a chain of magnetic nanoparticles allows them to move in the direction of a magnetic field, while a sensor measuring oxygen concentration enables them to reach and remain in the tumour's active regions. By harnessing these two transportation systems and by exposing the bacteria to a computer-controlled magnetic field, researchers showed that these bacteria could perfectly replicate artificial nanorobots of the future designed for this kind of task.

"This innovative use of nanotransporters will have an impact not only on creating more advanced engineering concepts and original intervention methods, but it also throws the door wide open to the synthesis of new vehicles for therapeutic, imaging and diagnostic agents," Professor Martel adds. "Chemotherapy, which is so toxic for the entire human body, could make use of these natural nanorobots to move drugs directly to the targeted area, eliminating the harmful side effects while also boosting its therapeutic effectiveness."

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Des chercheurs de Polytechnique Montréal, Université de Montréal et l'Université McGill viennent de réaliser une percée spectaculaire dans la recherche sur le cancer. Ils ont mis au point de nouveaux agents des nanorobots capables de naviguer à travers la circulation sanguine pour administrer un médicament avec une précision en ciblant spécifiquement les cellules cancéreuses actives de tumeurs. De cette façon, l'injection de médicaments permet le ciblage d'une tumeur optimale et évite de compromettre l'intégrité des organes et des tissus sains environnants. Par conséquent, la dose de médicament qui est très toxique pour l'organisme humain pouvait être considérablement réduite.

Cette percée scientifique vient d'être publiée dans la revue Nature Nanotechnology dans un article intitulé "Des bactéries magneto-aerotatiques (?) livrent des nanoliposomes contenant des médicaments aux régions hypoxiques de tumeurs." L'article note les résultats de la recherche effectuée sur des souris, auxquelles des agents naorobots ont administré avec succès des médicaments dans les tumeurs colorectales.

«Ces légions d'agents nanorobots ont été effectivement composées de plus de 100 millions de bactéries flagellées - et donc auto-propulsés - et chargés avec des médicaments qui se sont déplacés en prenant le chemin le plus direct entre le point d'injection du médicament et la zone du corps à guérir », explique le professeur Sylvain Martel, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en Nanorobotique médicale et directeur du Laboratoire de Nanorobotique Polytechnique de Montréal, qui dirige les travaux de l'équipe de recherche. «La force de propulsion du médicament a été suffisant pour voyager efficacement et entrer profondément à l'intérieur des tumeurs."

Quand ils entrent dans une tumeur, les agents nanorobots peuvent détecter de façon totalement autonome des zones tumorales  appauvries en oxygène, connues sous le nom de zones hypoxiques, et délivrer le médicament à ces régions. Cette zone hypoxique est créée par la consommation substantielle d'oxygène par les cellules tumorales rapidement prolifératives. les zones hypoxiques sont connues pour être résistantes à la plupart des thérapies, notamment la radiothérapie.

Mais l'accès à des tumeurs en prenant des chemins comme un  globule rouge et en traversant des micro-environnements physiologiques complexes ne vient pas sans défis. Ainsi, le professeur Martel et son équipe ont utilisé la nanotechnologie pour le faire.

Les bactéries avec boussole

Pour se déplacer, les bactéries utilisées par l'équipe du professeur Martel comptent sur deux systèmes naturels. Une sorte de compas créée par la synthèse d'une chaîne de nanoparticules magnétiques qui leur permet de se déplacer dans la direction d'un champ magnétique, tandis qu'un capteur de mesure de concentration en oxygène qui leur permet d'atteindre et de rester dans les régions actives de la tumeur. En exploitant ces deux systèmes de transport et en exposant les bactéries à un champ magnétique contrôlé par ordinateur, les chercheurs ont montré que ces bactéries pourraient parfaitement répliquer des nanorobots artificielles de l'avenir conçu pour ce genre de tâche.

"Cette utilisation novatrice de nanotransporteurs aura un impact non seulement sur la création de concepts d'ingénierie plus avancées et des méthodes d'intervention originales, mais elle jette aussi la porte ouverte à la synthèse de nouveaux véhicules pour thérapeutique, imagerie et agents de diagnostic», le professeur Martel ajoute. «La chimiothérapie, qui est si toxique pour l'ensemble du corps humain, pourrait faire usage de ces nanorobots naturels pour déplacer les médicaments directement à la zone ciblée, ce qui élimine les effets secondaires nocifs tout en augmentant son efficacité thérapeutique."

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MessageSujet: Les nanos robots   Mer 4 Juil 2007 - 16:27

Reclassement de ce fil pour mettre les informations sur les nanos robots à partir de d'autres fils.


Dernière édition par Denis le Lun 12 Fév 2018 - 15:35, édité 3 fois
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