Dipanjan Pan, professeur de génie chimique, biochimique et environnemental à l'UMBC, et ses collaborateurs ont publié une étude fondamentale dans Communications de la nature qui démontre pour la première fois une méthode de biosynthèse de nanoparticules d'or plasmoniques dans les cellules cancéreuses, sans avoir besoin de méthodes de laboratoire conventionnelles. Il a le potentiel d'étendre notablement les applications biomédicales.
La synthèse conventionnelle en laboratoire de nanoparticules d'or nécessite des précurseurs ioniques et des agents réducteurs soumis à des conditions de réaction variables telles que la température, le pH et le temps. Cela conduit à une variation de la taille, de la morphologie et des fonctionnalités des nanoparticules qui sont directement corrélées à leur internalisation dans les cellules, leur temps de séjour in vivo et leur clairance. Afin d'éviter ces incertitudes, ce travail démontre que la biosynthèse des nanoparticules d'or peut être réalisée efficacement directement dans les cellules humaines sans nécessiter de méthodes de laboratoire conventionnelles.
Les chercheurs ont examiné comment diverses cellules cancéreuses ont répondu à l'introduction d'acide chloroaurique dans leur microenvironnement cellulaire en formant des nanoparticules d'or. Ces nanoparticules générées dans la cellule peuvent potentiellement être utilisées pour diverses applications biomédicales, notamment en imagerie aux rayons X et en thérapie en détruisant des tissus ou des cellules anormales.
Dans l'article, Pan et son équipe décrivent leur nouvelle méthode de production de ces nanoparticules d'or plasmoniques dans des cellules en quelques minutes, dans le noyau d'une cellule, en utilisant le polyéthylèneglycol comme vecteur de livraison de l'or ionique. «Nous avons développé un système unique dans lequel les nanoparticules d'or sont réduites par les biomolécules cellulaires et celles-ci sont capables de conserver leur fonctionnalité, y compris la capacité de guider l'amas restant vers le noyau», déclare Pan.
Ils ont également travaillé pour démontrer davantage le potentiel biomédical de cette approche en induisant une biosynthèse in situ de nanoparticules d'or dans une tumeur de souris, suivie d'une remédiation photothermique de la tumeur. Pan explique que l'étude sur la souris a illustré comment «la formation intracellulaire et la migration nucléaire de ces nanoparticules d'or présentent une approche très prometteuse pour l'application de l'administration de médicaments».
L'or est l'élément noble par excellence utilisé dans les applications biomédicales depuis sa première synthèse colloïdale il y a plus de trois siècles. Pour apprécier son potentiel d'application clinique, cependant, la recherche la plus difficile qui nous attend sera de trouver de nouvelles méthodes de production de ces particules avec une reproductibilité sans compromis avec des fonctionnalités qui peuvent promouvoir une liaison, une clairance et une biocompatibilité cellulaires efficaces et d'évaluer leur long terme. effets à terme sur la santé humaine. Cette nouvelle étude est un petit mais important pas vers cet objectif primordial. «
Dipanjan Pan, professeur de génie chimique, biochimique et environnemental à l'UMBC
La source:
Université du Maryland Comté de Baltimore
Référence du journal:
Schwartz-Duval, A.S., et coll. (2020) Génération intratumorale de nanoparticules d'or photothermiques grâce à une biominéralisation vectorisée de l'or ionique. Communications de la nature. doi.org/10.1038/s41467-020-17595-6.
