nanoparticules magnétiques.

Recent developments and research related to iron oxide nanoparticles confirm their potential in biomedical applications -- such as targeted drug delivery -- and the necessity for further studies.

Iron oxides are widespread in nature and can be readily synthesized in the laboratory. Among them, hematite, magnetite and maghemite nanoparticles have particularly promising properties for biomedical applications.

Researchers in China and Korea reviewed recent studies on the preparation, structure and magnetic properties of iron oxide nanoparticles (IONPs) and their corresponding applications. The review, published in the journal Science and Technology of Advanced Materials, emphasized that the size, size distribution (the relative proportions of different-sized particles in a given sample), shape and magnetic properties of IONPs affect the location and mobility of IONPs in the human body. However, having complete control over the shape and size distribution of magnetic IONPs remains a challenge.

For example, magnetic IONPs are promising for carrying cancer drugs that target specific tissues. For this to happen, they are coated with a biocompatible shell that carries a specific drug. If this "functionalized" magnetic IONP is too large, it may be cleared from the blood stream. Thus, it is very important to be able to control the size of these particles. Researchers found that IONPs with diameters ranging from 10 to 100 nanometres are optimal for intravenous injection and can remain in the blood stream for the longest period of time.

The surface charge of IONPs is also important for their stability and how they interact with tissues. For example, breast cells uptake positively charged IONPs better than negatively charged ones. At the same time, positively charged IONPs are more rapidly cleared from the circulation. Negatively charged and neutral IONPs tend to remain longer in the circulation. The surface charge of IONPs can be controlled by using an appropriately charged functionalized material as a shell.

Other applications that can benefit from improving the functionality of magnetic IONPs include magnetic resonance imaging, magnetic hyperthermia and thermoablation (killing selected cancer cells with heat), and biosensing (detecting molecular interactions for disease diagnosis).

Further research is needed to evaluate the toxicity of both bare and functionalized IONPs.

The team's next focus will be on fabricating recyclable magnetic IONP catalysts and designing multifunctional biomedical applications, involving magnetic IONPs, that can play a dual role in diagnosing and treating disease, says Professor Wei Wu from China's Wuhan University.


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Les développements récents et la recherche liés aux nanoparticules d'oxyde de fer confirment leur potentiel dans des applications biomédicales - telles que la livraison ciblée des médicaments - et la nécessité de poursuivre les études.

Les oxydes de fer sont largement répandus dans la nature et peuvent être facilement être synthétisés en laboratoire. Parmi eux, l'hématite, la magnétite et des nanoparticules de maghémite ont des propriétés particulièrement prometteuses pour des applications biomédicales.

Les chercheurs en Chine et en Corée publie une revue des études récentes sur la préparation, la structure et les propriétés magnétiques de nanoparticules d'oxyde de fer (IONPs) et leurs applications correspondantes. La revue, publiée dans la revue Science et technologie des matériaux avancés, a souligné que la taille, la distribution de taille (les proportions relatives des particules de tailles différentes dans un échantillon donné), la forme et les propriétés magnétiques de IONPs affectent la localisation et la mobilité des IONPs dans le corps humain. Cependant, avoir un contrôle complet sur la distribution de la forme et la taille des IONPs magnétiques reste un défi.

Par exemple, les IONPs magnétiques sont prometteurs pour le transport des médicaments anticancéreux qui ciblent des tissus spécifiques. Pour cela, ils sont revêtus d'une enveloppe biocompatible qui transporte un médicament spécifique. Si cette IONP "fonctionnalisé" et magnétique est trop grande, elle peut être éliminée de la circulation sanguine. Par conséquent, il est très important d'être capable de contrôler la taille de ces particules. Les chercheurs ont constaté que les IONPs avec des diamètres allant de 10 à 100 nanomètres sont optimales pour l'injection intraveineuse et peuvent rester dans le flux sanguin pour la plus longue période de temps.

La charge de surface de IONPs est également importante pour leur stabilité et la façon dont elles (ou ils ?) interagissent avec les tissus. Par exemple, les cellules mammaires absorbent les IONPs chargés positivement mieux que ceux chargés négativement. Dans le même temps, les IONPs chargés positivement sont plus rapidement éliminés de la circulation. Les IONPs chargés négativement ou neutres ont tendance à rester plus longtemps dans la circulation. La charge de surface de IONPs peut être contrôlée en utilisant un matériau fonctionnalisé et chargé de manière appropriée comme coquille.

D'autres applications qui peuvent bénéficier de l'amélioration de la fonctionnalité des IONPs magnétiques comprennent l'imagerie par résonance magnétique, l'hyperthermie magnétique et thermoablation (tuer les cellules cancéreuses sélectionnées avec la chaleur), et les biocapteurs (détection d'interactions moléculaires pour le diagnostic de la maladie).

D'autres recherches sont nécessaires pour évaluer la toxicité des deux IONPs nus et fonctionnalisés.

Le prochain objectif de l'équipe sera sur la fabrication de catalyseurs de IONP magnétiques recyclables et la conception d'applications biomédicales multifonctionnels, impliquant IONPs magnétiques, qui peuvent jouer un double rôle dans le diagnostic et le traitement des maladies, explique le professeur Wei Wu de l'Université de Wuhan en Chine.

Using magnetically controlled nanoparticles to force tumor cells to 'self-destruct' sounds like science fiction, but could be a future part of cancer treatment, according to research from Lund University in Sweden.

Watch video: https://www.youtube.com/watch?v=vos0QW2Yclk&feature=youtu.be

"The clever thing about the technique is that we can target selected cells without harming surrounding tissue. There are many ways to kill cells, but this method is contained and remote-controlled," said Professor Erik Renström.

The point of the new technique is that it is much more targeted than trying to kill cancer cells with techniques such as chemotherapy. "Chemotherapy can also affect healthy cells in the body, and it therefore has serious side-effects. Radiotherapy can also affect healthy tissue around the tumor.

"Our technique, on the other hand, is able to attack only the tumor cells," said Enming Zhang, one of the first authors of the study. In brief, the technique involves getting the nanoparticles into a tumor cell, where they bind to lysosomes, the units in the cell that perform 'cleaning patrols'. The lysosomes have the ability to break down foreign substances that have entered a cell. They can also break down the entire cell through a process known as 'controlled cell death', a type of destruction where damaged cells dissolve themselves.

The researchers have used nanoparticles of iron oxide that have been treated with a special form of magnetism. Once the particles are inside the cancer cells, the cells are exposed to a magnetic field, and the nanoparticles begin to rotate in a way that causes the lysosomes to start destroying the cells.

The research group at Lund University is not the first to try and treat cancer using supermagnetic nanoparticles. However, previous attempts have focused on using the magnetic field to create heat that kills the cancer cells. The problem with this is that the heat can cause inflammation that risks harming surrounding, healthy tissue. The new method, on the other hand, in which the rotation of the magnetic nanoparticles can be controlled, only affects the tumor cells that the nanoparticles have entered.

The new technique is primarily intended for cancer treatment, but according to Erik Renström and his colleague Enming Zhang there may be other areas of application. One example is autoimmune diseases such as type 1 diabetes, in which the immune system attacks the body's own insulin production.

The 'superparamagnetic nanoparticles' have attracted a lot of interest from academia and industry in recent years. They are being tested in research on new diagnostic laboratory tests, new methods of viewing phenomena in living tissue, and new drugs.

The researchers at Lund University have a patent pending for their technique with the rotating nanoparticles. However, a lot of work remains before it can be transferred from the laboratory to clinical trials on patients.[/b]

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L'utilisation des nanoparticules magnétiques contrôlés pour forcer les cellules tumorales à l'autodestruction ressemble à la science-fiction, mais pourrait être une partie future du traitement du cancer, selon une étude de l'Université de Lund en Suède
Regarder la vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=vos0QW2Yclk&feature=youtu.be

"La bonne nouvelle à propos de cette technique est que nous pouvons cibler les cellules sélectionnées sans endommager les tissus environnants. Il ya beaucoup de façons de tuer les cellules, mais cette méthode est contenue et a un contrôle à distance , " a déclaré le professeur Erik Renström .

Le point de la nouvelle technique est qu'elle est beaucoup plus ciblée que d'essayer de tuer les cellules cancéreuses avec des techniques telles que la chimiothérapie. " La chimiothérapie peut également affecter les cellules saines dans le corps, et il a donc des effets secondaires graves. Radiothérapie peut également affecter le tissu sain autour de la tumeur.

«Notre technique, d'autre part, est capable d'attaquer seulement les cellules tumorales», dit Enming Zhang , l'un des premiers auteurs de l'étude. En bref, la technique consiste à obtenir les nanoparticules dans une cellule tumorale, où ils se lient aux lysosomes, les unités dans la cellule qui exécutent des «patrouilles de nettoyage ». Les lysosomes ont la capacité de décomposer les substances étrangères qui sont entrés dans une cellule. Ils peuvent aussi briser la cellule entière à travers un processus connu sous le nom de mort cellulaire programmée, un type de destruction où les cellules endommagées se dissolvent .

Les chercheurs ont utilisé des nanoparticules d'oxyde de fer qui ont été traités avec une forme particulière de magnétisme . Une fois que les particules sont à l'intérieur des cellules cancéreuses , les cellules sont exposées à un champ magnétique, et les nanoparticules commencent à tourner d'une manière qui amène les lysosomes à commencer à détruire les cellules.

Le groupe de recherche à l'Université de Lund n'est pas le premier à essayer de traiter le cancer en utilisant des nanoparticules supermagnétique. Cependant, les tentatives antérieures se sont concentrées sur l'utilisation du champ magnétique pour produire de la chaleur qui tue les cellules cancéreuses. Le problème est que la chaleur peut provoquer une inflammation qui risque de nuire à l'entourage de tissus sains. Le nouveau procédé, d'autre part , dans lequel la rotation des nanoparticules magnétiques peut être contrôlée, affecte uniquement les cellules tumorales que les nanoparticules ont saisies.

La nouvelle technique est principalement destiné au traitement du cancer , mais selon Erik Renström et son collègue Zhang Enming il peut y avoir d'autres domaines d'application . Un exemple en est les maladies auto-immunes telles que le diabète de type 1, dans laquelle le système immunitaire attaque les propres production d'insuline de l'organisme.

Les nanoparticules superparamagnétiques ' »ont suscité beaucoup d'intérêt de la part du milieu universitaire et de l'industrie au cours des dernières années. Ils sont testés dans la recherche sur de nouveaux tests de diagnostic de laboratoire, de nouvelles méthodes de phénomènes d'affichage dans les tissus vivants, et de nouveaux médicaments .

Les chercheurs de l'Université de Lund ont déposé un brevet pour leur technique avec les nanoparticules de rotation . Cependant , beaucoup de travail reste à faire avant qu'elle puisse être transférée du laboratoire aux essais cliniques sur des patients.

Une équipe de chercheurs suédois, de l'Université Chalmers et de l'Institut Karolinska à Stockholm, a mis au point des nanoparticules hybrides, à la fois thérapeutiques et diagnostiques, baptisées "théranostiques".

Conçues pour le traitement du cancer du sein, ces nanoparticules sont biodégradables et non toxiques et comprennent une partie hydrophile et une autre hydrophobe. Une concentration élevée de l'isotope naturel 19F (fluor) rend ces particules clairement visibles sur des images haute résolution prises par IRM (imagerie par résonance magnétique) et permet de suivre la progression d'un médicament jusqu'à la tumeur.

Ces nanoparticules ont été testées en combinaison avec la doxorubicine, une molécule utilisée pour traiter le cancer de la vessie, du poumon, de l'ovaire et du sein. Des expériences in vitro, sur des cellules en culture, ont montré que ces particules permettaient de tuer les cellules cancéreuses.

L'étape suivante consistera à utiliser ces nanoparticules pour cibler les tumeurs qui sont difficiles à traiter avec la chimiothérapie, comme les tumeurs cérébrales, le cancer du et les tumeurs résistantes du sein. « En modifiant les propriétés de nos particules, on peut augmenter l'absorption sélective des médicaments transportés dans les tumeurs visées », explique Andreas Nystrom, chercheur au Medical Center nanoscience de l'Institut Karolinska.

À terme, ces chercheurs envisagent des chimiothérapies sur mesure et parfaitement ciblées sur les cellules tumorales, ce qui devrait permettre une efficacité thérapeutique bien plus grande, tout en réduisant les effets secondaires.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Des nanoparticules magnétiques : le traitement anti-cancer du futur ?
Par Laurent Sacco, Futura-Sciences

Des chercheurs coréens viennent de faire un pas significatif vers un traitement efficace contre le cancer au moyen de nanoparticules magnétiques. En multipliant par dix la quantité de chaleur libérée par ces objets sous l’action d’un champ magnétique alternatif, ils ont pu guérir des souris avec moins de nanoparticules.

L’hyperthermie magnétique, et plus généralement l’idée de faire pénétrer des nanoparticules ou des nanotubes dans des tumeurs pour les chauffer sélectivement sous l’action de champs électromagnétiques, n’est pas nouvelle. On sait que presque toutes les cellules, qu’elles soient normales ou cancéreuses, commencent à mourir lorsque leur température s’élève au-dessus de 43˚C. Il n’y a que des organismes extrêmophiles, comme certaines bactéries vivant au fond des océans, qui peuvent tolérer des températures au moins deux fois plus élevées.

Dans le cas de l’hyperthermie magnétique, on commence par fabriquer des nanoparticules ferromagnétiques à base de fer, de nickel, de cobalt ou de leurs composés chimiques. Le plus souvent, il s’agit d’oxyde de fer. Du fait de leur petite taille, ces particules peuvent manifester le phénomène de superparamagnétisme. Bien qu'elles soient ferromagnétiques, leur aimantation apparaît nulle, mais un champ magnétique extérieur peut les aimanter comme dans un matériau paramagnétique. Toutefois la susceptibilité magnétique de ces grains est beaucoup plus grande que celle des matériaux paramagnétiques et sous l’action d’un champ magnétique alternatif, cette aimantation forte peut se renverser facilement. Les nanoparticules s’échauffent donc et si elles se trouvent dans des cellules cancéreuses, elles vont les détruire.

À priori, l’idée semble bonne, d’autant plus que l’on connait des nanoparticules à l’intérieur de certaines bactéries et on pourrait donc s’attendre à ce que celles que l’on synthétise soient biocompatibles. En bonus, Comme ces nanoparticules ne sont pas naturellement aimantées, elles ne s’agglomèrent pas dans l’organisme.

Malheureusement, jusqu’à présent, la chaleur libérée par nanoparticule sous l’action d’un champ magnétique alternatif restait assez faible, contraignant à en injecter de grandes quantités dans l'organisme. Et c’était là le problème car cette invasion déclenche la réponse immunitaire de l’organisme, limitant l’efficacité du traitement.

Un traitement efficace contre certains cancer du ?

Cette barrière vient de céder, si l’on en croit une publication dans Nature Nanotechnology portant sur les travaux de Jinwoo Cheon et ses collègues de l’Université Yonsei à Seoul.

Les chercheurs ont fabriqué des nanoparticules en double couche avec deux matériaux différents. Ces derniers interagissent de sorte que leur capacité à réagir à un champ magnétique oscillant augmente. Au final, la chaleur libérée est multipliée par 10, réduisant du même facteur la quantité de nanoparticules à injecter dans un organisme.

Les chercheurs ont réalisé un premier test sur des souris placées dans une bobine générant un champ magnétique alternatif pendant 10 minutes. Retirées des bobines, les souris ont été mises en observation. Au bout de 4 semaines, il n’y avait plus de trace de tumeurs. Or, ces dernières étaient issues de cellules humaines cancéreuses provenant du cerveau. Si un tel traitement fonctionnait aussi chez l’homme on comprend aisément son potentiel.

Des nanoparticules magnétiques contre le cancer
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/65963.htm


Si les radios et chimiothérapies ont tant d'effets secondaires dans le traitement des cancers, c'est notamment parce qu'elles agissent indistinctement sur les cellules malades et sur les cellules saines, celles-ci se défendant finalement mieux que les autres. Un des rêves de tout chercheur dans le domaine serait de trouver un moyen d'amener toutes les molécules actives nécessaires directement au coeur des tumeurs et rien que là, pour que celles-ci soient traitées avec toute la dose nécessaire sans crainte de répercussions sur le reste de l'organisme.

De nombreuses recherches sont conduites en ce sens dans des laboratoires du monde entier et si l'on parlait de rêve, c'est d'un rêve tout sauf inaccessible : de réelles perspectives d'aboutissement existent. Les résultats qui viennent de sortir de l'Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) et du Centro Nacional de Biotecnologia (CNB), lui aussi dans la capitale espagnole et tous deux du CSIC, en sont un exemple. En effet, Domingo Barber et ses collègues biologistes et physiciens - une illustration de plus de la nécessaire et vantée interdisciplinarité - ont publié dans la revue Biomaterials, un article présentant des résultats in vivo significatifs de traitement de tumeurs par un principe actif guidé vers les tumeurs [1].

Quelques précisions sur le transporteur et le transporté : la molécule active est une cytokine (l'interféron gamma) qui est adsorbée dans une couche d'acide dimercaptosuccinique (DMSA) déposée sur des nanoparticules magnétiques et ce sont ces dernières qui peuvent être déplacée à l'aide d'un champ magnétique extérieur.

Les observations révèlent une forte accumulation de nanoparticules dans les tumeurs apparues dans des souris génétiquement modifiées pour l'occasion ainsi qu'une importante libération de la cytokine utilisée. Celle-ci a par ailleurs les effets attendus puisque les chercheurs ont noté une augmentation des lymphocytes T, ces cellules responsables de l'immunité cellulaire et un effet anti-angiogénique, c'est-à-dire une diminution de la formation de nouveaux vaisseaux sanguins dans les tumeurs, ce qui limite leur alimentation et donc leur croissance. Le résultat global est une réduction "notable" de la taille des tumeurs pour reprendre l'adjectif utilisé dans la publication.

(Mar. 10, 2009) — Breast cancer patients face many horrors, including those that arise when fighting the cancer itself. Medications given during chemotherapy can have wicked side effects, including vomiting, dizziness, anemia and hair loss. These side effects occur because medications released into the body target healthy cells as well as tumor cells.

Les patients du cancer ont à faire face à plusieurs horreurs, incluant celles qui surviennent du fait du combat lui-même. Les médications données durant la chimio peuvent avoir plusieurs effets secondaires indésirables comme les étourdissements, les vomissements, la perte de cheveux etc. Ces effets secondaires arrivent parce les médicaments ciblent indifféremment les cellules malades et les saines.

The trick becomes how to deliver cancer-fighting drugs directly to the tumor cells. Brown University chemists think they have an answer: They have created a twin nanoparticle that specifically targets the Her-2-positive tumor cell, a type of malignant cell that affects up to 30 percent of breast cancer patients.

Le truc serait de délivrer les médicaments seulements aux cellules cancéreuses. Des chimistes pensent avoir la réponse, ils ont créer une particule double qui cible spécifiquement les tumeurs positives aux Her-2.

The combination nanoparticle binds to the Her-2 tumor cell and unloads the cancer-fighting drug cisplatin directly into the infected cell. The result: Greater success at killing the cancer while minimizing the anti-cancer drug's side effects.

La nano particule double se lie aux cellules cancéreuses Her-2 et déchargent leur médicament, la cisplatine, directement dans les cellules infectées. Le résultat est un plus grand succès à tuer les cellules cancéreuses et de minimiser les effets secondaires.

"Like a missile, you don't want the anti-cancer drugs to explode everywhere," explained Shouheng Sun, a chemistry professor at Brown University and an author on the paper published online in The Journal of the American Chemical Society. "You want it to target the tumor cells and not the healthy ones."

The researchers created the twin nanoparticle by binding one gold (Au) nanoparticle with an iron-oxide (Fe3O4) nanoparticle. On one end, they attached a synthetic protein antibody to the iron-oxide nanoparticle. On the other end, they attached cisplatin to the gold nanoparticle. Visually, the whole contraption looks like an elongated dumbbell, but it may be better to think of it as a vehicle, equipped with a very good GPS system, that is ferrying a very important passenger.

Il faut penser à un véhicule qui est équipé d'un très bon GPS et qui transporte un passager important.

In this case, the GPS comes from the iron-oxide nanoparticle, which homes in on a Her-2 breast-cancer cell like a guided missile. The attached antibody is critical, because it binds to the antigen, a protein located on the surface on the malignant cell. Put another way, the nanoparticle vehicle "docks" on the tumor cell when the antibody and the antigen become connected. Once docked, the vehicle unloads its "passenger," the cisplatin, into the malignant cell.

"It's like a magic bullet," said Chenjie Xu, a Brown graduate student and the lead author on the paper. Baodui Wang, a visiting scientist at Brown and now an associate professor at Lanzhou University in China, contributed to the paper.

C'est un boulet magique.

In a neat twist, the Brown-led team used a pH-sensitive covalent bond to connect the gold nanoparticle with the cisplatin to ensure that the drug was not released into the body but remained attached to the nanoparticle until it was time for it to be released into the malignant cell.

L'équipe de Brown a utilisé un liant covalent sensible au ph pour relier les nanoparticules d'or avec le cisplatine pour s'assurer que le médicament ne soit pas libéré dans l'organisme, mais reste attaché à la nanoparticule jusqu'à ce qu'il soit temps pour lui d'être libéré dans la cellule maligne.

In laboratory tests, the gold-iron oxide nanoparticle combination successfully targeted the cancer cells and released the anti-cancer drugs into the malignant cells, killing the cells in up to 80 percent of cases. We made a Mercedes Benz now; Sun joked. It's not a Honda Civic anymore.

Dans des tests en laboratoire, la combinaison d'or-oxyde de fer en nanoparticule a réussi à cibler les cellules cancéreuses et à libérer les médicaments anti-cancer dans les cellules malignes, tuant les cellules jusque dans 80 pour cent des cas. «Nous avons fait une Mercedes Benz maintenant," a plaisanté Sun. «Ce n'est plus une Honda Civic."

The research builds on previous work in Sun's lab where researchers created peptide-coated iron-oxide nanoparticles that, in tests with mice, successfully located a brain tumor cell called U87MG.

La recherche s'appuie sur des travaux antérieurs dans le laboratoire où des chercheurs de Sun ont cré un peptide, enduit de nanoparticules d'oxyde de fer qui, dans les tests avec des souris, a réussi à localiser une cellule tumorale cérébrale appelée U87MG.

The researchers will test the breast-cancer nanoparticle system in laboratory tests with animals. They also plan to create twin nanoparticles that can release the drug via remote-controlled magnetic heating.

Les chercheurs mettront à l'épreuve le système de nanoparticules dans le cancer du sein dans les essais en laboratoire avec des animaux. Ils prévoient aussi de créer des nanoparticules jumelé qui peuvent libérer le médicament par un contrôle à distance par l'intermédiaire de chauffage magnétique.

Sep. 12, 2008 — Scientists have developed nanometer-sized ‘cargo ships’ that can sail throughout the body via the bloodstream without immediate detection from the body’s immune radar system and ferry their cargo of anti-cancer drugs and markers into tumors that might otherwise go untreated or undetected.

Les scientifiques ont développé un cargo nanométrique qui naviguera dans le corps humain par le courant sanguin sans être détectépar le radar du système immunitaire. Ce cargo transportera les médicaments anti-cancer et les marqueurs dans les tumeurs qui autrement pourrait rester indétecté et intraités.

Scientists at UC San Diego, UC Santa Barbara and MIT report that their nano-cargo-ship system integrates therapeutic and diagnostic functions into a single device that avoids rapid removal by the body’s natural immune system.

“The idea involves encapsulating imaging agents and drugs into a protective ‘mother ship’ that evades the natural processes that normally would remove these payloads if they were unprotected,” said Michael Sailor, a professor of chemistry and biochemistry at UCSD who headed the team of chemists, biologists and engineers that turned the fanciful concept into reality. “These mother ships are only 50 nanometers in diameter, or 1,000 times smaller than the diameter of a human hair, and are equipped with an array of molecules on their surfaces that enable them to find and penetrate tumor cells in the body.”

These microscopic cargo ships could one day provide the means to more effectively deliver toxic anti-cancer drugs to tumors in high concentrations without negatively impacting other parts of the body.

Ces cargos microscopiques pourraient un jour être le moyen pour livrer de grandes concentrations de médicaments anti-cancer aux tumeurs sans encourir d'impacts négatifs sur le corps.

“Many drugs look promising in the laboratory, but fail in humans because they do not reach the diseased tissue in time or at concentrations high enough to be effective,” said Sangeeta Bhatia, a physician, bioengineer and professor of Health Sciences and Technology at MIT who played a key role in the development. “These drugs don’t have the capability to avoid the body’s natural defenses or to discriminate their intended targets from healthy tissues. In addition, we lack the tools to detect diseases such as cancer at the earliest stages of development, when therapies can be most effective.”

"Beaucoup de médicaments paraissent prometteurs en laboratoire mais échouent à livrer le médicament en quantité suffante pour être efficace" selon Sangeeta Bhatia "Ces médicaments n'ont pas la capacité d'éviter les défenses naturelles du corps ou pour discriminer leurs cibles des tissus sains. En plus, nous manquons d'outils pour détecter les maladies comme le cancer dans les premiers stages de développement ou les thérapies peuvent être très efficaces."

The researchers designed the hull of the ships to evade detection by constructing them of specially modified lipids--a primary component of the surface of natural cells. The lipids were modified in such a way as to enable them to circulate in the bloodstream for many hours before being eliminated. This was demonstrated by the researchers in a series of experiments with mice.

The researchers also designed the material of the hull to be strong enough to prevent accidental release of its cargo while circulating through the bloodstream. Tethered to the surface of the hull is a protein called F3, a molecule that sticks to cancer cells. Prepared in the laboratory of Erkki Ruoslahti, a cell biologist and professor at the Burnham Institute for Medical Research at UC Santa Barbara, F3 was engineered to specifically home in on tumor cell surfaces and then transport itself into their nuclei.

“We are now constructing the next generation of smart tumor-targeting nanodevices,” said Ruoslahti. “We hope that these devices will improve the diagnostic imaging of cancer and allow pinpoint targeting of treatments into cancerous tumors.”

"Nous construisons la prochaine génération de système ciblant intelligemment les tumeurs" dit Rushlahti" Nous espérons que ces systèmes amélioreront les systèmes d'imagerie pour diagnostiquer le cancer et permettront de rendre les traitements dans les tumeurs cancéreuses.

The researchers loaded their ships with three payloads before injecting them in the mice. Two types of nanoparticles, superparamagnetic iron oxide and fluorescent quantum dots, were placed in the ship’s cargo hold, along with the anti-cancer drug doxorubicin. The iron oxide nanoparticles allow the ships to show up in a Magnetic Resonance Imaging, or MRI, scan, while the quantum dots can be seen with another type of imaging tool, a fluorescence scanner.

“The fluorescence image provides higher resolution than MRI,” said Sailor. “One can imagine a surgeon identifying the specific location of a tumor in the body before surgery with an MRI scan, then using fluorescence imaging to find and remove all parts of the tumor during the operation.”

"Les images fluorescentes donnent une image de meilleure résolution que celles provenant des machines à résonnance magnétiques. On peut imaginer un chirurgien identifiant une tumeur spécifique avec un MRI puis utilisant l'imagerie fluorescente pour trouver et enlever toutes les parties de la tumeur pendant l'opération."

The team found to its surprise in its experiments that a single mother-ship can carry multiple iron oxide nanoparticles, which increases their brightness in the MRI image.

“The ability of these nanostructures to carry more than one superparamagnetic nanoparticle makes them easier to see by MRI, which should translate to earlier detection of smaller tumors,” said Sailor. “The fact that the ships can carry very dissimilar payloads—a magnetic nanoparticle, a fluorescent quantum dot, and a small molecule drug—was a real surprise.”

Le cargo peut amener un chargement très dissemblable une particule magnétique, un point fluorescent et une petite molécule de médicament.

The researchers noted that the construction of so-called “hybrid nanosystems” that contain multiple different types of nanoparticles is being explored by several other research groups. While hybrids have been used for various laboratory applications outside of living systems, said Sailor, there are limited studies done in vivo, or within live organisms, particularly for cancer imaging and therapy.

“That’s because of the poor stability and short circulation times within the blood generally observed for these more complicated nanostructures,” he added. As a result, the latest study is unique in one important way.

“This study provides the first example of a single nanomaterial used for simultaneous drug delivery and multimode imaging of diseased tissue in a live animal,” said Ji-Ho Park, a graduate student in Sailor’s laboratory who was part of the team. Geoffrey von Maltzahn, a graduate student working in Bhatia’s laboratory, was also involved in the project, which was financed by a grant from the National Cancer Institute of the National Institutes of Health.

The nano mother ships look individually like a chocolate-covered nut cluster, in which a biocompatible lipid forms the chocolate shell and magnetic nanoparticles, quantum dots and the drug doxorubicin are the nuts. They sail through the bloodstream in groups that, under the electron microscope, look like small, broken strands of pearls.

The researchers are now working on developing ways to chemically treat the exteriors of the nano ships with specific chemical “zip codes,” that will allow them to be delivered to specific tumors, organs and other sites in the body.

Les chercheurs travaillent maintenant à mettre des "codes postaux" à leur envoie pour qu'ils se rendent dans des régions spécifiques du corps.

(July 16, 2008) — Scientists at Georgia Tech have developed a potential new treatment against cancer that attaches magnetic nanoparticles to cancer cells, allowing them to be captured and carried out of the body. The treatment, which has been tested in the laboratory and will now be looked at in survival studies, is detailed online in the Journal of the American Chemical Society.

Les scientifiques ont potentiellement développé un nouveau traitement contre le cancer qui attache des nanoparticules aux cellules cancéreuses permettant ainsi de les capturer et de les retirer du corps.

"We've been able to use magnetic nanoparticles to capture free-floating cancer cells and then take them out of the body,” said John McDonald, chair of the School of Biology at Georgia Tech and chief research scientist at the Ovarian Cancer Institute. “This technology may be of special importance in the treatment of ovarian cancer where the malignancy is typically spread by free-floating cancer cells released from the primary tumor into the abdominal cavity.”

Cette technologie peut être d'une spéciale importance dans le traitement du cancer de l'ovaire ou il y a de ces cellules cancéreuses flottantes relachées par la tumeur principale dans la cavité abdominale.

The idea came to the research team from the work of Ken Scarberry, a Ph.D. student in Tech’s School of Chemistry and Biochemistry. Scarberry originally conceived of the idea as a means of extracting viruses and virally infected cells when his advisor, Chemistry professor John Zhang, had another idea. He asked if the technology could be applied to cancer. Scarberry suggested it might be an effective means of preventing cancer cells from spreading.

L'idée est venue à l'équipe de chercheurs en prenant connaissance des travaux de Ken Scarberry qui avait concu cette idéecomme un moyen de retirer les virus et les cellules infectées du corps humain. Le professeur John Zhang a demandé si cette idée pouvait s'appliquer au cancer, Scarberry a répodu que cela pourrait être un moyen efficace en effet pour prévenir le cancer de se répandre.
They began by testing the therapy on mice. After giving the cancer cells in the mice a fluorescent green tag and staining the magnetic nanoparticles red, they were able to apply a magnet and move the green cancer cells to the abdominal region.

“If the therapy is able to pass further tests that show it can prevent the cancer from spreading from the original tumor,” Scarberry said, “it could be an important tool in cancer treatment.”

Si cette thérapie est capable de passer des tests qui montre qu'elle peut prévenir que le cancer se répande à partir d ela tumeur originale, cela pourrait être un important moyen de traitement.

This technology holds more promise than solely using antibodies to fight cancer because there seems to be less potential for the body to develop an immune response due to the unique peptide-targeting strategy, and the composition of the magnetic nanoparticles.

"If you modify the nanoparticle and target it directly to the tumor cells using a small peptide, you are less likely to generate an undesirable immune response and more accurately target the cells of interest,” said Research Scientist Erin Dickerson.

In addition to testing magnetic nanoparticles, the research team is collaborating with other groups at Georgia Tech to determine how peptide-directed gold nanoparticles and nanohydrogels might also be used in fighting cancer.