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Sciences physiques et nanotechnologies
Les multiples applications des nanoseringues

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/58863.htm

Des chercheurs de l'université d'Illinois à Urbana Champaign ont développé une nanoseringue et en montrent les multiples applications potentielles. Elles peuvent être utilisées pour pénétrer les membranes de cellules vivantes pour une délivrance ciblée de molécules, thérapeutiques par exemple, dans le cytoplasme ou dans le noyau. Elles peuvent aussi être utilisées comme des sondes électrochimiques et des biocapteurs optiques.

Pour fabriquer les nanoseringues, l'équipe de chercheurs, dirigée par Ming Fen Yu, professeur d'ingénierie mécanique au Center for Nanoscale Chemical-Electrical-Mechanical Manufacturing Systems a utilisé un nanotube rigide mais élastique de nitrure de bore. Le nanotube est attaché à l'une des extrémités d'une pipette en verre qui permet sa manipulation, et est recouvert d'une fine couche d'or. La molécule que l'on veut injecter est alors attachée à la surface d'or par l'intermédiaire de molécules de liaison. Lorsqu'elles sont placées dans un cytoplasme ou un noyau, les liaisons entre les molécules cassent, libérant la molécule à l'intérieur de la cellule vivante. Avec un diamètre d'environ 50 nm, l'aiguille de la seringue n'abîme pas la membrane pour accéder à l'intérieur du cytoplasme ou du noyau (l'ordre de grandeur de la taille d'une cellule est la dizaine de micro-m). On peut contrôler le processus de pénétration de la membrane d'une manière très précise et même l'enregistrer. On peut alors observer le mécanisme des processus biochimiques qui se produisent à l'intérieur du cytoplasme voire du noyau de manière quantitative. En étudiant comment les protéines individuelles et les molécules d'ADN ou ARN interagissent, le fonctionnement des mécanismes à l'intérieur des cellules permet d'être bien mieux mis en évidence. De plus, la possibilité de délivrer un petit nombre de molécules ou de nanoparticules dans des cellules vivantes avec une précision spatiale et temporelle peut rendre possible nombre de nouvelles stratégies pour les études biologiques au niveau moléculaire.

Etre capable d'injecter dans des cellules n'importe quel type de molécules, dans le cytoplasme voire dans le noyau permet d'étudier très précisément les processus biologiques et les propriétés biophysiques au sein même des cellules vivantes. Min-Feng Yu, décrit en particulier dans la publication [1] l'injection et le traçage de points quantiques [2] fluorescents dans les cellules pour examiner les mécanismes moléculaires et les propriétés physiques à l'intérieur même des cellules.

Les nanoseringues peuvent aussi être utilisées comme sondes moléculaires, grâce à l'utilisation de nanoparticules magnétiques. Combinées avec des points quantiques pour le ciblage moléculaire et les nanoparticules magnétiques, la méthode de délivrance par nanoseringue peut potentiellement permettre l'observation et la manipulation simultanées de molécules individuelles. Les nanoseringues peuvent aussi être utilisées comme des sondes électrochimiques et des biocapteurs pour étudier les environnements cellulaires, stimuler certains types de séquences biologiques, et examiner les effets des nanoparticules sur la physiologie cellulaire.

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- [1] Accès à la publication : "Mechanochemical Delivery and Dynamic Tracking of Fluorescent Quantum Dots in the Cytoplasm and Nucleus of Living Cells" http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl901047u
- [2] quantum dot, article de wikipédia (anglais) : http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_dot

Code brève
ADIT : 58863

- "Nanoneedle is small in size, but huge in applications", 28 Avril 2009 - http://www.physorg.com/news160142450.html
- Here comes the nanoneedle--can you see it?" 28 avril 2008 - http://news.cnet.com/8301-17938_105-10229242-1.html

Alban de Lassus, deputy-phys.mst@consulfrance-houston.org

BE Etats-Unis numéro 164 (4/05/2009) - Ambassade de France aux Etats-Unis / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/58863.htm