Microfluidique Multi-échelle pour la Nanomédecine: de la synthèse haut débit de Nanoassemblages multifonctionnels, à leur BioTransformation et Remodelage Cellulaire dans des Conditions Biomimétiques Microfluidiques – MicroNanoCell

Un des atouts de la nanomédecine est la promesse d'apporter de nouvelles thérapies sur site, basées sur l'activation à distance de nanomatériaux pour produire par exemple de la chaleur ou des réactions chimiques thérapeutiques, tout en diminuant les effets secondaires. Le défi actuel de ces « nano-thérapies physiques » est d'améliorer leur efficacité thérapeutique. Pour ce faire, une piste moderne est de proposer des nanohybrides qui seraient dotés de plusieurs fonctions thérapeutiques, afin d'amplifier in fine leur potentiel thérapeutiques.
Les nanoparticules (NPs) d'or (plasmoniques), les nanoparticules d'oxyde de fer (magnétiques) et les sulfures de cuivre (semiconducteurs plasmoniques) sont les nano-agents théranostiques les plus modernes. Chacune de ces familles de nanoparticules prise individuellement apporte de nombreuses modalités et fonctions : pour les magnétiques ; le ciblage magnétique, l'imagerie IRM, ou l’hyperthermie ;, pour les plasmoniques (Au), la phototothermie et la détection ; et pour les semiconducteurs plasmoniques (CuS), la photothermie et la thérapie photodynamique.
Ici, nous proposons une nouvelle génération de nanohybrides magnéto-plasmoniques optimisés associant les trois matériaux en une seule nanostructure hiérarchique ternaire plasmonique (métal et semi-conducteur) et magnétique pour permettre à la fois une thérapie magnétique (hyperthermie) et deux thérapies assistées par laser (photothermie et photothérapie dynamique). Cette association ternaire, sans précédent, devrait donner naissance à des propriétés physiques synergiques du fait des interactions entre les composants individuels, transcendant leurs atouts individuels.
Néanmoins, pour que de tels "laboratoires sur nanoparticules" multifonctionnels aient un jour une réalité clinique, il faut tout d’abord relever deux défis, qui sont souvent ignorés du fait de leur difficulté de mise en pratique : Tout d'abord, le manque de reproductibilité des synthèses de nano-objets multifonctionnels une fois transposées à plus grande échelle. Ensuite, l’instabilité biologique potentielle de ces nanohybrides lorsqu'ils rentrent en contact avec le bio-environnement, conduisant à des biotransformations et biodégradations qui peuvent impacter fortement leurs propriétés thérapeutiques.
Dans ce contexte, MicroNanoCell a pour ambition (i) de proposer une plateforme microfluidique modulaire combinant synthèse chimique à haut débit de nanohybrides tri-thérapeutiques et criblage de leurs biotransformations dans des conditions biomimétiques; (ii) de comparer le criblage bio-microfluidique avec le devenir intracellulaire en proposant observations et mesures, in situ, au cœur des cellules vivantes, des nanobiotransformations des hybrides; et enfin (iii) d’explorer des stratégies totalement nouvelles tirant parti de la complexité de l'environnement cellulaire pour (re)modeller les nanohybrides en structures bio-validées uniques, soit par microfluidique, soit en utilisant des sphéroïdes multicellulaires comme outils de bio-traitement.