Nanogénérateurs de chaleur pour l’hyperthermie thérapeutique : capacité de chauffage et biodégradation – Nanothermotherapy

L’hyperthermie thérapeutique est un traitement médical dans lequel les tissus du corps humain sont exposés à des températures élevées pour endommager et tuer les cellules cancéreuses ou pour les rendre plus sensibles aux effets des rayonnements et de certains médicaments anti-cancéreux. En effet, le chauffage d'un tissu vivant à une température comprise entre 42 °C et 46 °C entraîne l'inactivation cellulaire. Le développement spectaculaire des nanotechnologies permet d’envisager l'utilisation de sources de chaleur à l'échelle nanométrique pouvant être actionnées par un champ externe. Ces nanosources de chaleur offrent des avantages déterminants par rapport aux implants macroscopiques. Parmi les différentes nanostructures proposées comme médiateur pour l’ablation thermique des cellules cancéreuses, l'utilisation de nanoparticules magnétiques est une voie très prometteuse. En effet, l'augmentation de température requise pour l'hyperthermie peut être induite en utilisant des nanoparticules magnétiques, qui peuvent être chauffées par l'action d'un champ magnétique alternatif extérieur, en raison des processus de perte qui se produisent au cours de la réorientation de l’aimantation des nanoparticules.
Ce projet est axé sur le développement et l'optimisation de nanostructures d'oxyde de fer pour l'hyperthermie magnétique. L'objectif de cette proposition est de répondre à deux questions pertinentes concernant l'utilisation de générateurs de chaleur nanométriques pour l'hyperthermie thérapeutique:

(i) Comment optimiser la capacité de chauffage des nanosources? L’hyperthermie magnétique dépend de la taille, la forme, la composition, la structure atomique et l'environnement local des nanoparticules. Il est donc essentiel de comprendre la relation détaillée entre ces paramètres et les propriétés de chauffage de ces nanosources. La caractérisation à l'échelle atomique des nanoparticules effectuée en utilisant les performances exceptionnelles de la microscopie électronique corrigée des aberrations, combinées à des mesures magnétiques permettra de fournir des explications concrètes pour la compréhension des performances de chauffage des nanosources. Ces informations indispensables nous permettrons de synthétiser des nanosources optimisées en utilisant la flexibilité des voies chimiques de fabrication.

(ii) L'usage thérapeutique des nanomatériaux soulève également les questions de la biodistribution et la biodégradation des nano-agents insérés dans le corps du patient. Par conséquent, nous allons étudier le vieillissement à long terme des nanosources dans le milieu cellulaire . Pour cela, nous utiliserons des mesures magnétiques adaptées à l'étude des nanoparticles en milieu biologique (résonance ferromagnétique, SQUID) et les multifonctionnalités de la microscopie électronique à transmission, pour mettre en évidence les modifications structurales et magnétiques dues aux interactions nanoparticules / cellules . Cette approche donnera de précieuses informations sur la toxicité de ces nanosources, qui sont d'un grand intérêt pour une communauté scientifique très large, car les nanoparticules d'oxyde de fer ont de nombreuses applications biomédicales (imagerie par résonance magnétique, vectorisation de médicaments, ingénierie des tissus, suivi de cellules...) .