Forskare vid Imperial College London och Laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris (CNRS/Collège de France/UPMC) har designat och utvecklat hybrid guld-kisel nanopartiklar, som visar sig vara äkta terapeutiska "Schweiziska arméknivar". Testad i möss och på odlade mänskliga celler, de gör det möjligt att kombinera två former av tumörbehandling och tre avbildningstekniker. De har framför allt en större kapacitet för laddning och leverans av läkemedel än bärare som för närvarande finns på marknaden, vilket öppnar intressanta perspektiv för cancerforskningen. Resultaten publicerades i PNAS den 4 februari, 2015.

Utveckla ett verktyg som kopplar samman tre komplementära bildtekniker (MRT, nära-infraröd fluorescens och en typ av ultraljudsavbildning som kallas "fotoakustisk") med två former av terapi (kemoterapi och fototermisk terapi), allt inom en sfär som mäter 150 nanometer i diameter, är den bedrift som nyligen utförts av ett internationellt team av kemister och biomedicinska ingenjörsspecialister. För att uppnå detta, forskarna syntetiserade hybridobjekt som bestod av ett mesoporöst kiseldioxidskal innehållande guldkvantprickar.

Guldkvantprickar är små nanopartiklar (mindre än 2 nanometer) med unika egenskaper (fluorescens, värmeproduktion, magnetism) som skiljer sig mycket från solida guld, eller ännu större guldnanopartiklar. Dock, deras brist på stabilitet i vattenhaltiga lösningsmedel (de tenderar att aggregera för att bilda större partiklar) hade hindrat deras användning inom biologi och medicin fram till nu. Genom att "infundera" porösa kiseldioxidskal med guldprekursorer, forskare lyckades skapa guldkvantprickar i skalets porer (som stabiliserar dem), samt större guldnanopartiklar i den centrala kaviteten. Stabil i vattenlösningar, denna "kvantskrammel"-struktur kan tränga in i cellernas centrum utan toxicitet. Det bevarar också de optiska och magnetiska egenskaperna hos guldkvantprickar, samtidigt som de maximerar deras läkemedelslagringskapacitet.

Införlivandet av hydrofobt guld i kiseldioxidsfären bidrog till att avsevärt öka dess lagringskapacitet för doxorubicin, ett anticancermedel som ofta är svårt att stabilisera i denna typ av porös matris. Forskarna tror att andelen molekyler som skulle nå sitt mål skulle raka upp från 5 till 95 %, i jämförelse med läkemedelsbärare (liposomal typ) som för närvarande finns på marknaden. Förutom denna kapacitet att bära droger, de har potential inom fototermisk terapi. Faktiskt, när de exciteras av en infraröd laser, partiklarna som innehåller guldkvantprickarna avger infraröd fluorescens, men också tillräckligt med värme - upp till 51 ° C - för att döda cancerceller. Detta gjorde det möjligt att minska tumörmassan hos möss med 55 % efter en enda behandling.

Produktion av värme kan också användas för avbildning, eftersom det orsakar en tillfällig utvidgning av guldkvantprickar, som producerar ultraljudsvågor som kan detekteras, som vid ultraljudsundersökning. Dessutom, fluorescensen som emitteras av de laserexciterade partiklarna färdas genom vävnad (som inte absorberar infrarött i denna våglängd), och kan därför mätas på ett icke-invasivt sätt. Till sist, för storlekar mindre än 2 nanometer, guld blir magnetiskt. Det är därför möjligt att använda kvantskaller som kontrastmedel för magnetisk resonanstomografi (MRT). Dessa tre avbildningsmetoder (nära-infraröd fluorescens, fotoakustisk avbildning och MRI) gör det möjligt att observera tumören på kompletterande sätt, med mycket hög rumslig och tidsmässig upplösning.

Forskarna undersöker nu hur man kan optimera dessa nanovektorer. De skulle vilja "funktionalisera" sin yta med markörer så att de kan identifiera och specifikt rikta sig mot cancerceller. Till sist, de hoppas kunna minska storleken på guldpartiklarna i den centrala kaviteten, för att göra bäraren helt biologiskt nedbrytbar.