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 Baigner un patient dans la lumière LED pour localiser les tumeurs

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Denis
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MessageSujet: Re: Baigner un patient dans la lumière LED pour localiser les tumeurs   Dim 22 Mai 2016 - 15:26

Bathing a patient in LED light may someday offer a new way to locate tumors, according to Rice University researchers.

The spectral triangulation system developed by Rice chemist Bruce Weisman and his colleagues is intended to pinpoint targeted cancer tumors tagged with antibody-linked carbon nanotubes. It is described in a paper in the Royal Society of Chemistry journal Nanoscale.

Because the absorption of short-wave infrared light in tissues varies with its wavelength, spectral analysis of light coming through the skin can reveal the depth of tissue through which that light has passed. This allows the three-dimensional coordinates of the nanotube beacon to be deduced from a small set of noninvasive optical measurements.

The Rice technique relies on the fact that single-walled carbon nanotubes naturally fluoresce at short-wave infrared wavelengths when excited by visible light. A highly sensitive detector called an InGaAs (indium gallium arsenide) avalanche photodiode made it possible to read faint signals from nanotubes up to 20 millimeters deep in the simulated tissue used for lab tests.

"We're using an unusually sensitive detector that hasn't been applied to this sort of work before," said Weisman, a recognized pioneer for his discovery and interpretation of near-infrared fluorescence from single-walled nanotubes.

"This avalanche photodiode can count photons in the short-wave infrared, which is a challenging spectral range for light sensors. The main goal is to see how well we can detect and localize emission from very small concentrations of nanotubes inside biological tissues. This has potential applications in medical diagnosis."

Using light-emitting diodes to excite the nanotubes is effective -- and inexpensive, Weisman said. "It's relatively unconventional to use LEDs," he said. "Instead, lasers are commonly used for excitation, but laser beams can't be focused inside tissues because of scattering. We bathe the surface of the specimen in unfocused LED light, which diffuses through the tissues and excites nanotubes inside."

A small optical probe mounted on the frame of a 3-D printer follows a computer-programmed pattern as the probe gently touches the skin to make readings at grid points spaced a few millimeters apart.

Before reaching the detector, light from the nanotubes is partly absorbed by water as it travels through tissues. Weisman and his team use that to their advantage. "A two-dimensional search tells us the emitter's X and Y coordinates but not Z -- the depth," he said. "That's a very difficult thing to deduce from a surface scan."

Spectral triangulation overcomes the limitation. "We make use of the fact that different wavelengths of nanotube emission are absorbed differently going through tissue," Weisman said. "Water (in the surrounding tissue) absorbs the longer wavelengths coming from nanotubes much more strongly than it does the shorter wavelengths.

"If we're detecting nanotubes close to the surface, the long and the short wavelength emissions are relatively similar in intensity. We say the spectrum is unperturbed.

"But if the emission source is deeper, water in that tissue absorbs the longer wavelengths preferentially to the shorter wavelengths," he said. "So the balance between the intensities of the short and long wavelengths is a yardstick to measure how deep the source is. That's how we get the Z coordinate."

The detector is now being tested in the lab of Dr. Robert Bast, an expert in ovarian cancer and vice president for translational research at the University of Texas MD Anderson Cancer Center.

"It gives us a fighting chance to see nanotubes deeper inside tissues because so little of the light that nanotubes emit finds its way to the surface," Weisman said. "We've been able to detect deeper into the tissues than I think anyone else has reported."

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Baigner un patient dans la lumière LED pourrait un jour offrir une nouvelle façon de localiser les tumeurs, selon les chercheurs de l'Université Rice.

Le système de triangulation spectrale développée par le chimiste du Rice Bruce Weisman et ses collègues a pour but de localiser des tumeurs cancéreuses ciblées marqués avec des nanotubes de carbone lié à des anticorps. Il est décrit dans un document de la Royal Society of Chemistry Journal nanométrique.

Parce que l'absorption de la lumière infrarouge à ondes courtes dans les tissus varie avec sa longueur d'onde, l'analyse spectrale de la lumière qui traverse la peau peut révéler la profondeur du tissu à travers lequel la lumière est passée. Cela permet aux coordonnées en trois dimensions de la balise de nanotube d'être déduites à partir d'un petit ensemble de mesures optiques non invasives.

La technique du Rice repose sur le fait que les nanotubes de carbone à paroi simple émettent une fluorescence naturelle à ondes courtes  lorsqu'ils sont excités par la lumière visible. Un détecteur très sensible appelé InGaAs (arséniure de gallium indium) photodiode à avalanche a permis de lire des signaux faibles à partir de nanotubes jusqu'à 20 millimètres de profondeur dans le tissu simulé utilisé pour les tests de laboratoire.

«Nous utilisons un détecteur exceptionnellement sensible qui n'a pas été appliqué à ce genre de travail avant», a déclaré Weisman, un pionnier reconnu pour sa découverte et l'interprétation de la fluorescence dans le proche infrarouge à partir de nanotubes à paroi simple.

"Cette photodiode en avalanche peut compter les photons dans l'infrarouge à ondes courtes, qui est un domaine spectral difficile pour les capteurs de lumière. L'objectif principal est de voir comment nous pouvons détecter et localiser l'émission à partir de très faibles concentrations de nanotubes à l'intérieur des tissus biologiques. Cela a applications potentielles dans le diagnostic médical ".

Utiliser des diodes émettrices de lumière pour exciter les nanotubes est efficace - et peu coûteux, Weisman dit. "Il est relativement peu conventionnelle d'utiliser des LED," at-il dit. "Au lieu de cela, les lasers sont couramment utilisés pour l'excitation, mais des faisceaux laser ne peuvent pas se concentrer dans les tissus en raison de la diffusion. Nous nous baignons la surface de l'échantillon à la lumière LED floue, qui se diffuse à travers les tissus et excite nanotubes à l'intérieur."

Une petite sonde optique monté sur le châssis d'une imprimante 3-D suit un schéma programmé par ordinateur tandis que la sonde touche doucement la peau pour faire des lectures à des points de grille espacés de quelques millimètres.

Avant d'atteindre le détecteur, la lumière provenant des nanotubes est en partie absorbée par l'eau qui se déplace à travers les tissus. Weisman et son équipe utilisent cela à leur avantage. "Une recherche en deux dimensions nous dit le X de l'émetteur et les coordonnées Y, mais pas le Z - la profondeur," at-il dit. "C'est une chose très difficile pour déduire une analyse de surface."

La triangulation spectrale surmonte la limitation. "Nous utilisons le fait que les différentes longueurs d'onde de nanotube émission sont absorbés différemment en passant par les tissus», a déclaré Weisman. «L'eau (dans les tissus environnants) absorbe les longueurs d'onde provenant de nanotubes beaucoup plus fortement que ne le font les longueurs d'onde plus courtes.

"Si nous voulons détecter des nanotubes à proximité de la surface, le long et les émissions de longueurs d'ondes courtes sont relativement similaires en intensité. Nous disons que le spectre est imperturbable.

"Mais si la source d'émission est plus profonde, l'eau dans ce tissu absorbe de préférence les longueurs d'onde plus longues pour les courtes longueurs d'onde," at-il dit. "Donc, l'équilibre entre les intensités des longueurs d'onde courtes et longues est un critère pour mesurer la profondeur de la source est. Voilà comment nous obtenons la coordonnée Z."

Le détecteur est actuellement testé dans le laboratoire du Dr Robert Bast, un expert dans le cancer ovarien et vice-président pour la recherche translationnelle à l'Université du Texas MD Anderson Cancer Center.

«Cela nous donne une chance de voir des nanotubes tissus plus profond à l'intérieur parce que si peu de la lumière qui émettent des nanotubes trouve son chemin vers la surface", a déclaré Weisman. «Nous avons été en mesure de détecter plus profondément dans les tissus que je pense que quelqu'un d'autre a rapporté."


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Denis
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MessageSujet: Re: Baigner un patient dans la lumière LED pour localiser les tumeurs   Mar 15 Déc 2009 - 17:58

Une équipe de l'Université de Yale a mis au point une technique d'analyse de sang, simple, précise et rapide, capable de repérer les biomarqueurs du cancer du sein ou de la prostate. La méthode, qui utilise une puce électronique et des nanofils, pourrait être appliquée à d'autres cancers voire à des maladies cardiovasculaires.

On sait repérer la présence d'une tumeur par une analyse du sang en détectant des antigènes caractéristiques. Mais la méthode est longue et délicate. Il faut centrifuger le sang pour séparer les cellules (globules rouges, blancs, etc.) du plasma, lequel doit ensuite subir une analyse chimique complexe. Le travail prend plusieurs jours et ne peut être réalisé que dans un laboratoire spécialisé. De plus, la précision est moyenne et l'antigène doit être présent en quantité suffisante pour être mis en évidence, faute de quoi il peut subsister une ambiguïté.

Depuis plusieurs années, Mark Reed et Tarek Fahmy, de la Yale University, travaillent sur des senseurs électroniques capables de détecter certaines molécules dans une solution liquide et appliqués au diagnostic médical. Dans un tel laboratoire sur puce (ou lab-on-a-chip, LOC), la solution s'écoule dans un dispositif miniaturisé, faisant appel à la microfluidique, cette science de la circulation d'un fluide dans un volume minuscule.

Dans les senseurs les plus classiques, la substance recherchée interagit avec le substrat et se fixe en certains endroits. Elle peut alors être détectée grâce à un marqueur, par exemple fluorescent, qui se lie spécifiquement à elle. L'équipe de l'Université Yale étudie, elle, des nanosenseurs purement électroniques, permettant une analyse plus rapide. L'idée n'est pas nouvelle. IBM, par exemple, a présenté récemment le prototype d'une « puce à ADN », capable de séquencer une chaîne d'ADN.
Un système portable de diagnostic

Aujourd'hui, un groupe réuni autour de ces deux chercheurs publie les détails d'une première réalisation concrète dans la revue Nature Nanotechnology. Les performances sont assez spectaculaires. Cette petite puce détecte en moins de vingt minutes la présence des antigènes caractéristiques du cancer du sein et du cancer de la prostate dans un échantillon de 10 microlitres de sang obtenu sans aucune préparation.
Le secret, expliquent les auteurs, réside dans la circulation du liquide. A l'intérieur du senseur, les étapes de purification et d'analyse sont séparées. Le sang, avec tous ses composants, est d'abord filtré dans un premier compartiment. Après une phase de lavage, le liquide restant, purifié, pénètre dans la zone d'analyse. Celle-ci est composé de nanofils de silicium sur lesquels se fixe la substance à détecter. « Cette séparation en deux étapes isole le détecteur de l'environnement complexe du sang » précisent les chercheurs.

Le résultat est une sensibilité très élevée, permettant de repérer des concentrations de marqueurs très faibles. Ce senseur serait capable de détecter un grain de sel dilué dans une piscine, affirment les auteurs. La rapidité de l'analyse et le fait qu'elle puisse être réalisée sur un échantillon de sang frais sans préparation change complètement la manière de conduire ce genre de test. Il pourrait être pratiqué rapidement, à l'hôpital ou même par un médecin. De plus, cette puce pourrait être utilisée sur une large variété de cancers et même pour détecter des maladies cardiovasculaires.
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MessageSujet: Re: Baigner un patient dans la lumière LED pour localiser les tumeurs   Mar 6 Oct 2009 - 12:32

LONDRES - Des chercheurs britanniques travaillent au développement de nouvelles stratégies visant à utiliser les nanoparticules comme de minuscules aimants permettant de chauffer et détruire les cellules tumorales de façon spécifique sans affecter les cellules saines voisines.

Une équipe de l'University College de Londres (UCL) a découvert que des nanoparticules d'oxyde de fer pouvaient être associées à des agents biologiques spécifiquement dirigés contre des cellules cancéreuses, comme des anticorps par exemple, qui peuvent les conduire directement vers des cellules tumorales devant être détruites.

La deuxième étape de leur approche consiste à chauffer légèrement ces nanoparticules (5 à 6 degrés Celsius au-dessus de la température corporelle). En appliquant un courant magnétique alternatif, on observe une élévation de la température ciblée, qui survient seulement au niveau des cellules tumorales ayant fixé les nanoparticules aimantées.

Cette approche "ouvre de nouvelles perspectives dans le traitement du cancer", ont déclaré les scientifiques londoniens lundi lors d'une conférence. "Si on arrive à faire que les nanoparticules magnétiques migrent vers les cellules cancéreuses, nous pourrons alors détruire les cellules tumorales de façon ciblée, sans affecter les cellules saines alentour - la définition même de la thérapie ciblée."

Ils ont souligné que leurs travaux en étaient encore aux toutes premières étapes, aucun essai n'ayant encore été réalisé chez l'homme. Ils estiment qu'il faut encore à peu près dix ans pour développer, améliorer et tester cette stratégie avant de pouvoir espérer son autorisation dans le traitement du cancer.

"Notre objectif est d'être prêts à entamer les essais cliniques dans trois ans", a expliqué Quentin Pankhurst, professeur de physique à l'UCL.

Mark Lythgoe, directeur du centre d'imagerie biomédicale de l'UCL, a précisé que ces nanoparticules avaient déjà été testées avec une catégorie particulière de cellules souches, les cellules souches mésenchymateuses (CSM).

Dans une étude qui devrait être publiée bientôt, les chercheurs de cette équipe ont mis en évidence que chez la souris, des CSM sur lesquelles ont été fixées des nanoparticules aimantées peuvent aller se fixer sur des métastases pulmonaires.

Deux variantes de cette stratégie semblent également prometteuses. L'une consiste à fixer les nanoparticules aimantées sur des anticorps ciblant les cancers de la tête et du cou. La seconde repose sur l'utilisation des champs magnétiques pour guider les nanoparticules aimantées vers la zone de l'organisme où le traitement doit être appliqué.
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MessageSujet: Re: Baigner un patient dans la lumière LED pour localiser les tumeurs   Mer 17 Juin 2009 - 5:55

(June 17, 2009) — Nanoparticles specially engineered by University of Central Florida Assistant Professor J. Manuel Perez and his colleagues could someday target and destroy tumors, sparing patients from toxic, whole-body chemotherapies.

Des nanoparticules pourraient un jour cibler et détruire les tumeurs épargant aux patients d'avoir à subir la chimio.

Perez and his team used a drug called Taxol for their cell culture studies, recently published in the journal Small, because it is one of the most widely used chemotherapeutic drugs. Taxol normally causes many negative side effects because it travels throughout the body and damages healthy tissue as well as cancer cells.

Perez et son équipe utilise un médicament appelé Taxol pour leur études en laboratoire parce que c'est un médicament largement utilisé dans le monde de la chimio. C'est un médicament qui cause de nombreux effets secondaires cependant.

The Taxol-carrying nanoparticles engineered in Perez's laboratory are modified so they carry the drug only to the cancer cells, allowing targeted cancer treatment without harming healthy cells. This is achieved by attaching a vitamin (folic acid) derivative that cancer cells like to consume in high amounts.

Les nanoparticules de Perez sont modifiées pour transporter le médicamnet seuleemnt sur les cellules cancéreuses. Il réalise cela en attachant une vitamine, un acide folique que les cellules cancéreuses consomment en grande quantité.

Because the nanoparticles also carry a fluorescent dye and an iron oxide magnetic core, their locations within the cells and the body can be seen by optical imaging and magnetic resonance imaging (MRI). That allows a physician to see how the tumor is responding to the treatment.

Parce que la particule transporte aussi un récipient fluorescent et un oxide magnétique de fer, sa location dans les cellules et dans le corps peut être vu par les procédés d'imagerie comme la résonance magnétique cela permet au docteur de voir comment la tumeur répond au médicament.

The nanoparticles also can be engineered without the drug and used as imaging (contrast) agents for cancer. If there is no cancer, the biodegradable nanoparticles will not bind to the tissue and will be eliminated by the liver. The iron oxide core will be utilized as regular iron in the body.

Les nanoparticules peuvent aussi être utilisées sans le médicament pour voir le cancer. S'il n'y a pas de cancer, les nanoparticules sont biodégradables et ne colleront pas aux tissus, ils seront simplement éliminés par le foie. Le fer sera utilisé par le corps.

"What's unique about our work is that the nanoparticle has a dual role, as a diagnostic and therapeutic agent in a biodegradable and biocompatible vehicle," Perez said.

Perez has spent the past five years looking at ways nanotechnology can be used to help diagnose, image and treat cancer and infectious diseases. It's part of the quickly evolving world of nanomedicine.

The process works like this. Cancer cells in the tumor connect with the engineered nanoparticles via cell receptors that can be regarded as "doors" or "docking stations." The nanoparticles enter the cell and release their cargo of iron oxide, fluorescent dye and drugs, allowing dual imaging and treatment.

"Although the results from the cell cultures are preliminary, they are very encouraging," Perez said.

"Même si les résultats en laboratoire sont préliminaires, ils sont très encourageants."
A new chemistry called "click chemistry" was utilized to attach the targeting molecule (folic acid) to the nanoparticles. This chemistry allows for the easy and specific attachment of molecules to nanoparticles without unwanted side products. It also allows for the easy attachment of other molecules to nanoparticles to specifically seek out particular tumors and other malignancies.

Perez's study builds on his prior research published in the prestigious journal Angewandte Chemie Int. Ed. His work has been partially funded by a National Institutes of Health grant and a Nanoscience Technology Center start-up fund.

"Our work is an important beginning, because it demonstrates an avenue for using nanotechnology not only to diagnose but also to treat cancer, potentially at an early stage," Perez said.

"nos travaux prouvent que les nanoparticules peuvent être employés pour traiter le cancer et non seulement pour le diagnostiquer."

Perez, a Puerto Rico native, joined UCF in 2005. He works at UCF's NanoScience Technology Center and Chemistry Department and in the Burnett School of Biomedical Sciences in the College of Medicine. He has a Ph.D. from Boston University in Biochemistry and completed postdoctoral training at Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School's teaching and research hospital.
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MessageSujet: Re: Baigner un patient dans la lumière LED pour localiser les tumeurs   Mar 9 Mai 2006 - 13:45

Utilisation de nanoparticules pour détecter l'efficacité thérapeutique



Les patients souffrant de cancer doivent souvent attendre des mois avant de savoir si le traitement qui leur a été administré a été efficace. Si les oncologues pouvaient voir immédiatement ce qui se passe dans les cellules tumorales après un traitement cela pourrait les aider à modifier si nécessaire les médicaments prescrits.

Les chercheurs de l'université de Harvard et de l'hôpital général du Massachusetts ont développé un nano senseur qui pourrait être utilisé conjointement avec une imagerie par résonance magnétique pour savoir si les cellules tumorales sont en train de mourir.

Le détecteur utilise des nanoparticules à l'oxyde ferrique. Le docteur Ching Tung , professeur associé de radiologie à l'école de médecine de l'université de Harvard qui a développé le nano senseur note qu'il est possible de voir par résonance magnétique les particules d'oxyde ferrique qui donnent une bonne image contrastée. Actuellement le seul moyen de savoir si un médicament anti cancer est efficace est d'attendre des semaines ou des mois jusqu'à ce qu'un changement significatif de la taille de la tumeur puisse être vu par un système d'imagerie conventionnelle

Pour le moment le Dr Tung et ses collaborateurs ont testé le senseur sur les cellules humaines de leucémie au laboratoire. L'étape prochaine est l'imagerie in vivo chez les animaux. Des nanoparticules très similaires à l'oxyde ferrique ont été approuvées pour l'utilisation chez les humains.

Selon les auteurs on est actuellement au début du développement des nano senseurs. Cependant selon le Dr Piotr Grodzinski, directeur du programme de nanotechnologie pour le traitement des cancers cette recherche est très contributive.
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MessageSujet: Baigner un patient dans la lumière LED pour localiser les tumeurs   Mar 25 Avr 2006 - 10:05

La nanotechnologie pourrait un jour aider les physiciens à détecter les très premiers stages du cancer.

Cela se fera en améliorant la technologie couramment utilisée par les médecins : les ultrasons.

En laboratoire, les scientifiques ont introduits des nanoparticules à une souris et ont pu amélioré les images obtenues avec la technologie existante.


Dernière édition par Denis le Dim 22 Mai 2016 - 15:28, édité 1 fois
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MessageSujet: Re: Baigner un patient dans la lumière LED pour localiser les tumeurs   Aujourd'hui à 18:23

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