Plus sur les nanotubes.

Researchers at Rice University and the University of Texas MD Anderson Cancer Center have refined and, for the first time, run in vivo tests of a method that may allow nanotube-based probes to locate specific tumors in the body. Their ability to pinpoint tumors with submillimeter accuracy could eventually improve early detection and treatment of ovarian cancer.

The noninvasive technique relies on single-walled carbon nanotubes that can be optically triggered to emit shortwave infrared light. The Rice lab of chemist Bruce Weisman, a pioneer in the discovery and interpretation of the phenomenon, reported the new results in the American Chemical Society journal ACS Applied Materials and Interfaces.

For this study, the researchers used the technique to pinpoint small concentrations of nanotubes inside rodents. The lab of co-author Dr. Robert Bast Jr., an expert in ovarian cancer and vice president for translational research at MD Anderson, inserted gel-bound carbon nanotubes into the ovaries of rodents to mimic the accumulations that are expected for nanotubes linked to special antibodies that recognize tumor cells. The rodents were then scanned with the Rice lab's custom-built optical device to detect the faint emission signatures of as little as 100 picograms of nanotubes.

The device irradiated the rodents with intense red light from an array of light-emitting diodes and read fluorescent signals with a specialized sensitive detector. Because different types of tissue absorb emissions from the nanotubes differently, the scanner took readings from many locations to triangulate the tumor's exact location, as confirmed by later MRI scans.

Weisman said it should be possible to noninvasively find small ovarian tumors within rodents used for medical research by linking nanotubes to antibody biomarkers and administering the biomarkers intravenously. The biomarkers would accumulate at the tumor site. He said more refined versions of the optical scanner may then be able to locate a tumor within seconds, and further advances may extend the method's application to human cancer detection. The new results suggested that antibody-nanotube probes could potentially detect tumors with as few as 100 ovarian cancer cells, which could make it a valuable tool for early detection.

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Des chercheurs de l'Université Rice et du MD Anderson Cancer Center de l'Université du Texas ont perfectionné et, pour la première fois, testé in vivo une méthode permettant aux sondes à base de nanotubes de localiser des tumeurs spécifiques dans le corps. Leur capacité à localiser les tumeurs avec une précision submillimétrique pourrait éventuellement améliorer la détection précoce et le traitement du cancer de l' .

La technique non invasive repose sur des nanotubes de carbone à paroi unique qui peuvent être déclenchés optiquement pour émettre de la lumière infrarouge à ondes courtes. Le laboratoire de Rice du chimiste Bruce Weisman, un pionnier dans la découverte et l'interprétation du phénomène, a rapporté les nouveaux résultats dans le journal ACS Applied Materials and Interfaces de l'American Chemical Society.

Pour cette étude, les chercheurs ont utilisé la technique pour localiser de petites concentrations de nanotubes à l'intérieur des rongeurs. Le laboratoire du Dr Robert Bast Jr., un expert en cancer de l'ovaire et vice-président de la recherche translationnelle chez MD Anderson, a inséré des nanotubes de carbone liés à un gel dans les ovaires des rongeurs pour imiter les accumulations attendues de nanotubes liés aux nanotubes. des anticorps spéciaux qui reconnaissent les cellules tumorales. Les rongeurs ont ensuite été scannés avec le dispositif optique construit sur mesure du laboratoire de Rice pour détecter les faibles signatures d'émission d'aussi peu que 100 picogrammes de nanotubes.

Le dispositif a irradié les rongeurs avec une lumière rouge intense provenant d'un réseau de diodes électroluminescentes et a lu des signaux fluorescents avec un détecteur sensible spécialisé. Parce que différents types de tissus absorbent les émissions des nanotubes différemment, le scanner a pris des lectures à partir de nombreux endroits pour trianguler l'emplacement exact de la tumeur, comme cela a été confirmé par des examens IRM ultérieurs.

Weisman a déclaré qu'il devrait être possible de trouver de façon non invasive de petites tumeurs ovariennes chez les rongeurs utilisés pour la recherche médicale en liant les nanotubes aux biomarqueurs d'anticorps et en administrant les biomarqueurs par voie intraveineuse. Les biomarqueurs s'accumuleraient au site tumoral. Il a déclaré que des versions plus raffinées du scanner optique pourraient alors être en mesure de localiser une tumeur en quelques secondes, et de nouvelles avancées pourraient étendre l'application de la méthode à la détection du cancer humain. Les nouveaux résultats suggèrent que les sondes anticorps-nanotubes pourraient potentiellement détecter des tumeurs avec aussi peu que 100 cellules cancéreuses de l'ovaire, ce qui pourrait en faire un outil précieux pour la détection précoce.

Scientists have shown that gold nanotubes have many applications in fighting cancer: internal nanoprobes for high-resolution imaging; drug delivery vehicles; and agents for destroying cancer cells.

The study, published today in the journal Advanced Functional Materials, details the first successful demonstration of the biomedical use of gold nanotubes in a mouse model of human cancer.

Study lead author Dr Sunjie Ye, who is based in both the School of Physics and Astronomy and the Leeds Institute for Biomedical and Clinical Sciences at the University of Leeds, said: "High recurrence rates of tumours after surgical removal remain a formidable challenge in cancer therapy. Chemo- or radiotherapy is often given following surgery to prevent this, but these treatments cause serious side effects.

Gold nanotubes -- that is, gold nanoparticles with tubular structures that resemble tiny drinking straws -- have the potential to enhance the efficacy of these conventional treatments by integrating diagnosis and therapy in one single system."

The researchers say that a new technique to control the length of nanotubes underpins the research. By controlling the length, the researchers were able to produce gold nanotubes with the right dimensions to absorb a type of light called 'near infrared'.

The study's corresponding author Professor Steve Evans, from the School of Physics and Astronomy at the University of Leeds, said: "Human tissue is transparent for certain frequencies of light -- in the red/infrared region. This is why parts of your hand appear red when a torch is shone through it.

"When the gold nanotubes travel through the body, if light of the right frequency is shone on them they absorb the light. This light energy is converted to heat, rather like the warmth generated by the Sun on skin. Using a pulsed laser beam, we were able to rapidly raise the temperature in the vicinity of the nanotubes so that it was high enough to destroy cancer cells."

In cell-based studies, by adjusting the brightness of the laser pulse, the researchers say they were able to control whether the gold nanotubes were in cancer-destruction mode, or ready to image tumours.

In order to see the gold nanotubes in the body, the researchers used a new type of imaging technique called 'multispectral optoacoustic tomography' (MSOT) to detect the gold nanotubes in mice, in which gold nanotubes had been injected intravenously. It is the first biomedical application of gold nanotubes within a living organism. It was also shown that gold nanotubes were excreted from the body and therefore are unlikely to cause problems in terms of toxicity, an important consideration when developing nanoparticles for clinical use.

Study co-author Dr James McLaughlan, from the School of Electronic & Electrical Engineering at the University of Leeds, said: "This is the first demonstration of the production, and use for imaging and cancer therapy, of gold nanotubes that strongly absorb light within the 'optical window' of biological tissue.

"The nanotubes can be tumour-targeted and have a central 'hollow' core that can be loaded with a therapeutic payload. This combination of targeting and localised release of a therapeutic agent could, in this age of personalised medicine, be used to identify and treat cancer with minimal toxicity to patients."

The use of gold nanotubes in imaging and other biomedical applications is currently progressing through trial stages towards early clinical studies.

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Les scientifiques ont montré que les nanotubes d'or ont de nombreuses applications dans le combat contre le cancer: comme nanosondes internes pour imagerie à haute résolution; comme véhicule de livraison de médicament; et comme agents pour la destruction des cellules cancéreuses.

L'étude, publiée aujourd'hui dans la revue Advanced Functional Materials, détaille la première démonstration réussie de l'utilisation biomédicale de nanotubes d'or dans un modèle murin de cancer humain.

L'auteur principal de l'étude, le Dr Sunjie Ye, qui est basé à la fois l'École de physique et d'astronomie et à l'Institut Leeds pour la recherche biomédicale et des sciences cliniques à l'Université de Leeds, a déclaré: "Le taux élevé de récurrence de tumeurs après l'ablation chirurgicale restent un formidable défi dans la thérapie contre le cancer. La chimiothérapie ou la radiothérapie est souvent donnée après la chirurgie pour éviter cela, mais ces traitements ont des effets secondaires graves.

Les nanotubes d'or - c'est-à-dire des nanoparticules d'or avec des structures tubulaires qui ressemblent à des pailles minuscules - ont le potentiel d'améliorer l'efficacité de ces traitements conventionnels en intégrant le diagnostic et la thérapie dans un seul système ".

Les chercheurs disent qu'une nouvelle technique pour contrôler la longueur des nanotubes sous-tend la recherche. En contrôlant la longueur, les chercheurs ont réussi à produire des nanotubes d'or avec les bonnes dimensions pour absorber un type de lumière appelée «proche infrarouge».

L'auteur de l'étude correspondante professeur Steve Evans, de l'École de physique et d'astronomie à l'Université de Leeds, a déclaré:. "Le tissu humain est transparent pour certaines fréquences de lumière - dans la région rouge / infrarouge C'est pourquoi des parties de votre main apparaissent rouges quand la torche électrique brille à travers elle.

"Lorsque les nanotubes d'or voyagent à travers le corps, si la lumière de la bonne fréquence brille sur eux, ils absorbent la lumière. Cette énergie lumineuse est convertie en chaleur, un peu comme la chaleur générée par le soleil sur la peau. L'utilisation d'un faisceau laser pulsé, nous étions en mesure de lever rapidement la température à proximité des nanotubes de sorte qu'il était assez élevée pour détruire les cellules cancéreuses ".

Dans les études basées sur des cellules, en ajustant la luminosité de l'impulsion laser, les chercheurs disent qu'ils étaient en mesure de contrôler si les nanotubes d'or étaient en mode de destruction du cancer, ou prêts à faire l'image de tumeurs.

Pour voir les nanotubes d'or dans le corps, les chercheurs ont utilisé un nouveau type de technique d'imagerie appelée «tomographie optoacoustic multispectrale '(MSOT) pour détecter les nanotubes d'or chez la souris, dans lequel les nanotubes d'or avaient été injectées par voie intraveineuse. C'est la première application biomédicale de nanotubes d'or dans un organisme vivant. Il a également été démontré que les nanotubes d'or ont été excrétés par le corps et sont donc peu susceptibles de causer des problèmes en termes de toxicité, une considération importante lors de l'élaboration des nanoparticules pour utilisation clinique.

Le Dr James McLaughlan, de l'École d'électronique et génie électrique à l'Université de Leeds, a déclaré: "C'est la première démonstration de la production et l'utilisation pour l'imagerie et la thérapie du cancer, de nanotubes d'or qui absorbent fortement la lumière au sein de la «fenêtre optique» d'un tissu biologique.

"Les nanotubes peuvent cibler une tumeur et avoir un noyau central 'creux' qui peut être empli avec une charge utile thérapeutique. Cette combinaison de ciblage et la libération localisée d'un agent thérapeutique pourrait, en cette ère de la médecine personnalisée, être utilisée pour identifier et traiter le cancer avec une toxicité minimale pour les patients ".

L'utilisation de nanotubes d'or en imagerie et d'autres applications biomédicales progresse actuellement à travers les étapes d'essai vers des études cliniques de premiers stages.

(1 er déc 2009) - Les nanotubes à paroi simple - les bouteilles de carbone d'environ un nanomètre de diamètre - ont été très vanté pour les applications potentielles telles que les fibres ultra fortes, les fils électriques dans les dispositifs moléculaires ou comme composantes de stockage de l'hydrogène pour les piles à combustible.

Grâce à un nouveau développement par des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) et de cinq partenaires, vous pouvez ajouter une application de plus à la liste: la détection et la destruction d'une forme agressive de cancer du

HER2 est l'une d'une famille de gènes qui contribuent à réguler la croissance et la prolifération des cellules humaines. Les cellules normales ont deux copies de HER2, mais environ 20 à 25 pour cent des cellules de cancer du sein ont de multiples copies du gène, ce qui entraîne la surproduction d'une protéine codée HER2 (appelée HER2 et désignés en caractères latins par rapport à l'italique pour le gène) qui est associée à une croissance rapide et particulièrement difficiles à traiter de tumeurs. Environ 40.000 femmes aux Etats-Unis sont diagnostiquées chaque année avec cette forme de cancer du sein.

Dans un article récemment publié dans BMC Cancer, Le NIST a dirigé l'équipe de recherche sur un anticorps qui a été créé pour attaquer la protéine HER2, l'immunoglobuline poulet Y (IgY), associé avec des nanotubes de courte durée (environ 90 nanomètres de longueur, soit 5000 fois plus courte que l'amibe). Les deux moitiés de la combinaison spéciale - l'anticorps et le nanotube - ont un rôle crucial à jouer dans la chasse sélective des cellules tumorales HER2 et les éliminer.

Premièrement, les grandes différences génétiques entre les espèces aviaires et humains signifie que l'anticorps IgY poulet à HER2 réagit fortement avec la protéine cible exprimée sur les cellules tumorales, tout en ignorant les cellules normales avec d'autres protéines humaines. Les nanotubes de carbone sont attachés aux anticorps deviennent aussi relié aux tumeurs HER2.

Deux uniques propriétés optiques des nanotubes de carbone permettent ce lien pour améliorer la détection et la destruction des cellules du cancer du sein HER2. Près de lumière laser infrarouge à une longueur d'onde de 785 nanomètres reflète intensément au large des nanotubes, et ce signal fort est facilement détectée par une technique appelée spectroscopie Raman. Augmentez la lumière laser de longueur d'onde à 808 nanomètres, et il sera absorbé par les nanotubes, leur incinération et toute chose à laquelle ils sont attachés - dans ce cas, les cellules tumorales HER2.

L'expérience décrite dans le BMC Cancer papier a été réalisée en laboratoire dans des cultures cellulaires. Utilisation de l'AGI HER2-nanotube complexe de repérer et de cibler sélectivement les tumeurs HER2 abouti à une élimination de presque 100 pour cent des cellules cancéreuses, tandis qu'à proximité des cellules normales est resté indemne. En comparaison, il ya seulement une légère réduction dans les cellules cancéreuses pour les cultures traitées avec des anticorps anti-HER2 seul.

La prochaine étape pour l'équipe de recherche est de mener des essais de souris de l'association AGI HER2-nanotube pour voir si le cancer a une capacité chez les animaux aussi élevée qu'en laboratoire. Dans un projet distinct mais connexe, l'équipe espère utiliser un nanotube en combinaison avec un anticorps contre une autre protéine des cellules tumorales, MUC4, pour traiter le cancer du

Les nanotubes de carbone sont expérimentés chez la souris depuis 2004. Ces cylindres microscopiques dont le diamètre ne dépasse pas quelques dizaines de nanomètres (ou milliardièmes de mètre) ont la capacité de pénétrer à l'intérieur de cellules cibles pour y déposer des médicaments. «Plusieurs équipes dans le monde ont réussi à faire régresser des tumeurs chez des souris cancéreuses et à prolonger leur survie. Mais il est trop tôt pour dire si et quand les nanotubes de carbone pourront être testés chez l'homme», affirme Al­­berto Bianco, du la­boratoire d'immunologie et de chimie thérapeutiques du CNRS à Strasbourg. Ce chercheur qui vient de passer en revue les principaux essais chez l'animal conduits dans le monde est aussi op­timiste que prudent (Nature Nanotechnology). Car de nombreux problèmes restent à régler.

Première difficulté : les nanotubes de carbone ne sont pas homogènes, ce qui complique l'évaluation des différents essais. Incorporés dans les pneus, les composants automobiles, les vélos, les raquettes de tennis, les écrans plats (à raison de plusieurs centaines de tonnes par an), ils ne sont pas conçus pour être utilisés en médecine. Les industriels militent pour que des normes soient mises en place. Mais, en attendant, c'est un peu le chaos.

C'est ainsi qu'avant de les injecter dans un organisme par voie sanguine, chaque laboratoire doit vérifier que les nanotubes sont exempts de catalyseurs ou d'éventuelles impuretés. Les chimistes doivent également les configurer pour qu'ils soient solubles dans l'organisme et qu'ils le restent pour éviter qu'ils ne s'agrègent.


Éventuelle toxicité

À la différence des liposomes qui peuvent transporter des médicaments à l'intérieur de leur membrane, les nanotubes les véhiculent à leur surface. «On sait mettre des molécules à l'intérieur d'un nanotube mais on ne sait pas encore fermer ni ouvrir la porte des nanotubes à volonté», reconnaît M. Bianco.

Le ciblage des na­notubes est assuré par des molécules placées elles aussi en surface. Mais à cette échelle, il est impossible de piloter quoi que ce soit. Les scientifiques en sont réduits à façonner la «clé» qui permettra au nanotube d'entrer dans la cellule tumorale. Une fois cette étape franchie, la molécule thérapeutique peut être délivrée selon plusieurs procédés très complexes, comme la présence d'un bras clivable entre le nanotube et la molécule elle-même.

Ces composés peuvent également transporter des vaccins, des antibiotiques voire des brins d'ARN capables de bloquer un gène défectueux. Par ailleurs, ils commencent à être utilisés en imagerie médicale. Mais le problème majeur reste leur éventuelle toxicité. «Des études montrent qu'ils ont parfois tendance à s'accumuler dans certains organes», note Alberto Bianco. Et la question de leurs effets à long terme se pose même s'ils sont éliminés par les voies biliaires ou l'urine.

(Aug. 5, 2009) — By injecting man-made, microscopic tubes into tumors and heating them with a quick, 30-second zap of a laser, scientists have discovered a way to effectively kill kidney tumors in nearly 80 percent of mice. Researchers say that the finding suggests a potential future cancer treatment for humans.

En injectant des nanos tubes faits de la main de l'homme dans les tumeurs et en les chauffant 30 secondes avec l'aide d'un lazer, les scientifiques ont décoverts un moyen efficace de tuer les tumeurs dans presque 80% des soris. Ls chercheurs disent qu'il y a là un traitement potentiel pour le cancer dans le futur pourles humains.

The study appears in the August issue of PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). It is the result of a collaborative effort between Wake Forest University School of Medicine, the Wake Forest University Center for Nanotechnology and Molecular Materials, Rice University and Virginia Tech.

L'étude est apparue en aoüt dans le numéro de PNAS.

"When dealing with cancer, survival is the endpoint that you are searching for," said Suzy Torti, Ph.D., lead investigator for the study and professor of biochemistry at Wake Forest University School of Medicine. "It's great if you can get the tumor to shrink, but the gold standard is to make the tumor shrink or disappear and not come back. It appears that we've found a way to do that."

"Quand il s'agit du cancer, la survie est ce qui nous intéresse. C'est bien de pouvoir faire rétrécir la tumeur mais le vrai but c'est de la faire disparaitre sans qu'elle ne puisse réapparaitre et c'est ce que nous avons trouver."

Nanotubes are long, thin, sub-microscopic tubes made of carbon. For the study, researchers used multi-walled nanotubes (MWCNTs), which contain several nanotubes nested within each other, prepared for the study by the Center for Nanotechnology and Molecular Materials. The tubes, when non-invasively exposed to laser-generated near-infrared radiation, respond by vibrating, creating heat. If enough heat is conducted, tumor cells near the tubes begin to shrink and die.

Les nanotubes sont des structures minces et élancées de taille sub-microscropiques faites de carbones. Pour l'étude, les chercheurs ont utilisés des nanotubes à parois multiples (MWCNTs) .Les microtubes une fois exposées à une lumière infra-rouge répondent en vibrant et en produisant assez de chaleur pour que les cellules cancéreuses près d'eux commencent à rétrécir et mourir.

Using a mouse model, researchers injected kidney tumors with different quantities of MWCNTs and exposed the area to a three-watt laser for 30 seconds.

Researchers found that the mice who received no treatment for their tumors died about 30 days into the study. Mice who received the nanotubes alone or laser treatment alone survived for a similar length of time. However, in the mice who received the MWCNTs followed by a 30-second laser treatment, researchers found that the higher the quantity of nanotubes injected, the longer the mice lived and the less tumor regrowth was seen. In fact, in the group that received the highest dose of MWCNTs, tumors completely disappeared in 80 percent of the mice. Many of those mice continued to live tumor-free through the completion of the study, which was about nine months later.

Un essai a été fait avec des souris auquelles ont a injectées le cancer du Celles qui ne recevaient aucun traitement mouraient dans l'espace de 30 jours, celles qui recevaient des nanotubes seuls ou le traitement au lazer seuls mouraient dans un laps de temps comparable. Toutefois parmi les souris qui recevaient les tubes à parois multiples suivi par 30 secondes de lazer, celles qui à qui ont injectaient la plus grande quantité de microtubes survivaient le plus longtemps et le moins les tumeurs réapparaissaient. En fait, dans le groupe qui a reçu la plus grande quantité de nanotubes, on a vu 80 les tumeurs disparaitre complètement pour 80% des souris. Plusieurs des souris ont survécu le temps de l'étude soit 9 mois.

"You can actually watch the tumors shrinking until, one day, they are gone," Torti said. "Not only did the mice survive, but they maintained their weight, didn't have any noticeable behavioral abnormalities and experienced no obvious problems with internal tissues. As far as we can tell, other than a transient burn on the skin that didn't seem to affect the animals and eventually went away, there were no real downsides – that's very encouraging."


"Vous pouvez voir les tumeurs rétrécir jusqu'au jour ou elles sont disparues complètement" dit Torti ""Non seulement les souris survivent mais elles maintiennent leur poids et n'ont pas de comportements anormaux et ne présentent aucun problème de tissus internes. Aussi loin que nous pouvons observer, il n'y a que des problèmes transitoires de brulures sur la peau qui n'afectent pas les animaux et disparaissent éventuellement. Il n'y a pas de véritables problèmes et c'est vraiment encourageant."

Current thermal ablation, or heat therapy, treatments for human tumors include radiofrequency ablation, which applies a single-point source of heat to the tumor rather than evenly heating the tumor throughout, like the MWCNTs were able to. In addition to the MWCNTs used in this study, other nanomaterials, such as single-walled carbon nanotubes and gold nanoshells, are also currently undergoing experimental investigation as cancer therapies at other institutions.

En plus des nanotubes à parois multiples, les expérimentateurs ont utlisé aussi des nanotubes de carbone à paroi simple et des nanostructures en or.

"MWCNTs are more effective at producing heat than other investigational nanomaterials," Torti said. "Because this is a heat therapy rather than a biological therapy, the treatment works on all tumor types if you get them hot enough. We are hopeful that we will be able to translate this into humans."

Les MWCNTs sont plus efficaces pour produire de la chaleur que les autres structures nanométriques et parce que c'est une thérapie mécanique plutot que biologique, le traitement marche sur tous les types de tumeurs si vou sles chauffer assez. Nous espérons pouvoir transférer la technologie sur l'humain.

Before the treatment can be tested in humans, however, studies need to be done to test the toxicity and safety, looking to see if the treatment causes any changes to organs over time, as well as the pharmacology of the treatment, looking at things such as what happens to the nanotubes, which are synthetic materials, over time.

Avant de pouvoir appliquer le traitement à l'humain, il faut regarder s'il ne causerait pas des changements à quelque organe que ce soit avec le temps.

The treatment would need to be tested in larger animals before being tested in human trials, as well. Conceptually, however, Torti said there is no barrier to applying the therapy into humans to treat tumors close to the surface of the skin, such as in the oral cavity and bladder wall.

Le traitement devra être tester sur des animaux de plus grande taille mais il n'y a pas de barrière à le tester sur des humians dans des tumeurs près de la peau comme la bouche ou la vessie.

"We're excited about this," Torti said. "This is the intersection between the physical and the medical sciences that represents the new frontier in modern medicine."

"Nous sommes excités de ça" dit Torti "C'est la nouvelle frontière dans la science moderne cette intersection entre le physique et les sciences médicales."

(Jun. 16, 2008) — Researchers are testing a new way to kill cancer cells selectively by attaching cancer-seeking antibodies to tiny carbon tubes that heat up when exposed to near-infrared light.

Les chercheurs sont en train de tester un nouveau moyen de tuer les cellules cancéreuses en attachant des anticorps chercheurs à des microscopiques tubes de carbones qui ont la capacité de produire de la chaleur lorsqu'exposés à une source de rayonnement infra-rouge.

Biomedical scientists at UT Southwestern Medical Center and nanotechnology experts from UT Dallas describe their experiments in a study available online and in an upcoming print issue of Proceedings of the National Academy of Sciences.

Scientists are able to use biological molecules called monoclonal antibodies that bind to cancer cells. Monoclonal antibodies can work alone or can be attached to powerful anti-cancer drugs, radionuclides or toxins to deliver a deadly payload to cancer cells.

In this study, the researchers used monoclonal antibodies that targeted specific sites on lymphoma cells to coat tiny structures called carbon nanotubes. Carbon nanotubes are very small cylinders of graphite carbon that heat up when exposed to near-infrared light. This type of light, invisible to the human eye, is used in TV remote controls to switch channels and is detected by night-vision goggles. Near-infrared light can penetrate human tissue up to about 1½ inches.

Ce type de lumière invisible à l'oeil nu est utilisé par exemple dans les contrôles à distances pour les télés. La lumière peut pénétrer jusqu'à 1 pouce et demi dans le corps.

In cultures of cancerous lymphoma cells, the antibody-coated nanotubes attached to the cells' surfaces. When the targeted cells were then exposed to near-infrared light, the nanotubes heated up, generating enough heat to essentially "cook" the cells and kill them. Nanotubes coated with an unrelated antibody neither bound to nor killed the tumor cells.

Dans une culture de cellules lymphomatiques, les naotubes enduit d'anticorps se sont attachés à la surface des cellules. quand les mini-tubes furent exposées à la lumière, ils ont produit de la chaleur assez pour cuire les cellules cancéreuses et les tuer. Les cellules qui ne sont pas cancéreuses n'ont pas été affectées.

"Using near-infrared light for the induction of hyperthermia is particularly attractive because living tissues do not strongly absorb radiation in this range," said Dr. Ellen Vitetta, director of the Cancer Immunobiology Center at UT Southwestern and senior author of the study. "Once the carbon nanotubes have bound to the tumor cells, an external source of near-infrared light can be used to safely penetrate normal tissues and kill the tumor cells.

"Demonstrating this specific killing was the objective of this study. We have worked with targeted therapies for many years, and even when this degree of specificity can be demonstrated in a laboratory dish, there are many hurdles to translating these new therapies into clinical studies. We're just beginning to test this in mice, and although there is no guarantee it will work, we are optimistic."

Il y a encore beaucoup d'obstacles avant d'utiliser cette technologie sur des humains mais les chercheurs sont optimistes.

The use of carbon nanotubes to destroy cancer cells with heat is being explored by several research groups, but the new study is the first to show that both the antibody and the carbon nanotubes retained their physical properties and their functional abilities -- binding to and killing only the targeted cells. This was true even when the antibody-nanotube complex was placed in a setting designed to mimic conditions inside the human body.

Biomedical applications of nanoparticles are increasingly attracting the attention of basic and clinical scientists. There are, however, challenges to successfully developing nanomedical reagents. One is the potential that a new nanomaterial may damage healthy cells and organisms. This requires that the effects of nanomedical reagents on cells and organisms be thoroughly studied to determine whether the reagents are inherently toxic.

"There are rational approaches to detecting and minimizing the potential for nonspecific toxicity of the nanoparticles developed in our studies," said Dr. Rockford Draper, leader of the team from UT Dallas and a professor of molecular and cell biology.

Other researchers from UT Southwestern involved in the research were lead authors Pavitra Chakravarty, a graduate student in biomedical engineering, and Dr. Radu Marches, assistant professor in the Cancer Immunobiology Center. Authors from UT Dallas' Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute were Dr. Inga Musselman, Dr. Paul Pantano and graduate student Pooja Bajaj. Two undergraduate students in UT Southwestern's Summer Undergraduate Research Fellowship program -- Austin Swafford from UT Dallas and Neil Zimmerman from the Massachusetts Institute of Technology -- also participated.

The research was supported by the Cancer Immunobiology Center at UT Southwestern, the Robert A. Welch Foundation, the Department of Defense and the Center for Applied Biology at UT Dallas.

Dr. Vitetta is a co-inventor on a patent describing the techniques outlined in the study.

voir aussi l'histoire d'un homme atteint du cancer à l'origine de cette thérapie

(Jan. 29, 2008) — Carbon nanotubes-cylinders so tiny that it takes 50,000 lying side by side to equal the width of a human hair-are packed with the potential to be highly accurate vehicles for administering medicines and other therapeutic agents to patients. But a dearth of data about what happens to the tubes after they discharge their medical payloads has been a major stumbling block to progress.

Des nanotubes de carbones si petits que cela en prends 50,000 cote-à-cote pour équivaloir à l'épaisseur d'un cheveu sont des véhicules potentiels pour administrer des médicaments.


Now, Stanford researchers, who spent months tracking the tiny tubes inside mice, have found some answers.


Studies in mice already had shown that most nanomaterials tend to accumulate in organs such as the liver and spleen, which was a concern because no one knew how long they could linger. But fears that the tiny tubes might be piling up in vital organs, like discarded refrigerators at the bottom of a rural ravine, can now be put to rest, said Hongjie Dai, the J. G. Jackson and C. J. Wood Professor of Chemistry at Stanford, whose research team has demonstrated that the nanotubes exit the organs.

Les études déja faites ont montré que la plupart du nanomatériel tend à s'accumuler dans les organes tels que le foie et les poumons ce qui pose un problème car personne ne sait combien de temps il peut résider là. Mais les peurs que le nanomatériel puisse s'Accumuler dans les organes vitaux sont dépassées d'après le docteur Hongjie Dai et d'autres qui ont démontré que le nanomatériel sort des organes.

Dai and his group found that the carbon nanotubes leave the body primarily through the feces, with some by way of the urine. ''That's nice to know,'' Dai said. ''This now proves that they do get out of the system.''
The full extent of the news, which is scheduled to be published the week of Jan. 28 in Proceedings of the National Academy of Sciences Online Early Edition (PNAS), is even better than that: The three-month-long study also allays worries that the nanotubes, by simply remaining in the organs for a long time, would prove toxic to the mouse.



''None of the mice died or showed any anomaly in the blood chemistry or in the main organs,'' said Dai, senior author on the PNAS paper. ''They appear very healthy, and they are gaining weight, just like normal mice. There's no obvious toxicity observed.'' The lack of toxicity of nanotubes in mice is consistent with a previous pilot study done by Sanjiv Gambhir, a professor of radiology at Stanford, and his research group in collaboration with Dai's group.

"Aucune des souris n'est morte ou n'a montré d'anormalité dans le sang ou dans les organes principaux."


''This is the first time anyone has done a systematic circulation and excretion study like this for nanotubes, and data on other nano particles is also scarce,'' Dai said. ''The excretion pathway may apply to other nano materials and may need to be looked at closely like this also.''
Previous research published by Dai's group has demonstrated the potential for using nanotubes in treating cancerous cells and targeting tumors in mice.



His group used Raman spectroscopy, a method of applying light from a laser beam that effectively ''illuminates'' the presence of the target molecules in the organs of the mice.


Being hit with light from the beam causes a detectable change in the state of a molecule's energy. Carbon nanotubes, composed entirely of carbon atoms that are mostly arranged in linked hexagonal rings, give off a strong signal in response to the beam. This allowed the researchers to pinpoint the position of the chosen molecules, as well as ascertain their abundance in the blood or organs.



Previous detection methods that relied on attaching fluorescent labels or spectroscopic tags to the nanotubes had yielded unreliable results. The attachments tended to either come loose from the tubes or decay over time spans ranging from a few days to only a few hours-far too short to reveal the ultimate fate of the nanotubes.


While knowing the carbon nanotubes will move through the digestive system at a healthy pace is critical to future practical applications, it is also crucial that the nanotubes not enter the digestive system too soon after being injected; they need to spend enough time in the circulatory system to find their way to their target location.


The key to fine-tuning the carbon nanotubes' speed of circulation turns on how the basic, bare-bones floor model is chemically accessorized.
''You can make the nanotubes circulate a very long time in the blood, if the chemistry is done right,'' Dai said. The researchers found that coating their carbon nanotubes with polyethylene glycol (PEG), a common ingredient in cosmetics, worked best.

They used a form of PEG with three little limbs sprouting off a central trunk. ''Those provide better shielding to the nanotube than just a single branch. Therefore, they interact less with the biological molecules around them,'' Dai said.

The team stuffed the PEG liberally into the linked hexagonal rings that compose the nanotubes, prompting Dai to describe the end result as resembling rolled-up chicken wire with feathers sticking out all over.
Though they may sound less than gorgeous visually, the feathery nanotubes turned in a beautiful performance in practical terms, Dai said. The coating of PEG made the nanotubes highly water soluble, which helped them to stay in the blood instead of being absorbed.

''They circulate in the blood for about 10 hours or so in mice, which seems to be a good length of time,'' Dai said.

The right chemical coating on nanotubes also can help ease them out of the mouse in a timely fashion, and the three-branched PEG was effective there, too.

Dai's earlier research demonstrated that nanotubes have promise for treating cancer with two different approaches. Once they have zeroed in on the target cells, shining light on the nanotubes causes them to generate heat, which can kill cancer cells. The other method is to rig the nanotubes to accumulate at targeted sites, where they can deliver medication from within the tubes.

Les recherches ont montré que les nanotubes promettent de traiter le cancer avec 2 différentes approches. Une fois qu'elles ont ciblé les celllules, une lumière réfléchissant sur le tube génère de la chaleur ce qui peut tuer les cellules cancéreuses. l'autre méthode est de diriger les nanotubes pour qu'ils s'accumulent sur un site ciblé ou ils peuvent liver la médication de l'intérieur du tube.
''[Carbon nanotubes] seem to be promising for biomedical applications and for potentially treating cancer, either using drugs or using the physical properties,'' Dai said. ''This is the reason we carried out the study of the fate of nanotubes in mice. I think this is really a very fundamental issue.''