Synthèse “verte” par ablation laser de nanomatériaux colloîdaux fonctionnalisés vers la détection et la thérapie du cancer – LASERNANOBIO

Ce projet concerne le développement d’un nouveau procédé de synthèse non chimique de photosensibililateurs et d’agents de contraste et/ou de ciblage pour l'imagerie du cancer et son traitement. Les nanomatériaux inorganiques colloïdales sont très populaires dans le domaine de la recherche sur le cancer en raison de leurs caractéristiques optiques et leur capacité de ciblage très prometteuses. En particulier, les semi-conducteurs inorganiques à base de puits quantiques peuvent produire des caractéristiques de fluorescence bien meilleures que celles des fluorophores organiques, permettant ainsi d’envisager une utilisation très efficace comme agents de contraste pour l'imagerie du cancer. Par ailleurs de nombreux nanomatériaux sont capables de produire de l'oxygène singlet par photoexcitation, ce qui en fait d’excellents candidats pour la thérapie photodynamique du cancer. Toutefois, le développement des méthodes d’imagerie et de thérapie à base de nanoparticules est aujourd’hui limité par la toxicité relative des nanomatériaux inorganiques. En particulier, même l'utilisation de nanomatériaux dits biocompatibles (Si, TiO^2, Au, etc.) posent des problèmes de toxicité liés principalement à leur mode d’élaboration par voie chimique classique impliquant l'utilisation de nombreux sous-produits restant sur la surface des nanoparticules après leur processus de fabrication et présentant une toxicité résiduelle.
Notre projet vise à la mise au point de produits "propres" non toxiques par des procédés laser permettant la synthèse de nanomatériaux fonctionnalisés colloïdaux servant d’agents de contraste et/ou de ciblage pour le diagnostic du cancer et son traitement. L'approche proposée est basée sur une série de résultats acquis précédemment par les partenaires du projet sur des méthodes d'ablation par laser fs en solutions aqueuses qui rendent possible la production de nanomatériaux possédant des propriétés uniques telles que: (i) taille variable et très faible dispersion de taille sans agents réducteurs chimiques toxiques; (ii) chimie de surface unique, (iii) possibilité de contrôler la composition de la surface en effectuant l'ablation en présence de groupes fonctionnels appropriés, et, (iv) faible dépendance du procédé par rapport à la nature du matériau ablaté, ce qui permet d'envisager l’élaboration d’une large gamme de nanomatériaux. Dans le cadre du projet, nous voulons poursuivre le développement du procédé de synthèse de nouveaux matériaux et de structures complexes par ablation laser fs dans un liquide. Le silicium et ses composés seront considérés comme matériau de base, puisque Si peut fournir d'intéressantes propriétés optiques (fluorescence, libération d'oxygène singlet), qu’il est biocompatible et biodégradable, et que plusieurs stratégies de fonctionnalisation de sa surface sont possibles. Comme autres matériaux, nous prévoyons d'utiliser d’autres semi-conducteurs biocompatibles, des métaux et des structures complexes (alliages, Core-shells, etc.). Toutes ces nanoparticules seront synthétisées par procédé laser, fonctionnalisées pendant ou après irradiation, et testées pour déterminer leurs caractéristiques structurelles et optiques. Enfin, des tests de ciblage de cellules cancéreuses et des études de cytotoxicité des matériaux synthétisés seront réalisés in vitro puis "in vivo" dans le cadre de nos collaborations internationales. Ce projet sera réalisé par les trois laboratoires : (1) "Lasers, Plasmas et Procédés Photoniques (LP3), (2)" Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille "(CINaM), et (3) "Centre de Recherche en Oncologie biologique et Oncopharmacologie (CRO2) et en collaboration internationale avec 3 autres groupes (USA, Allemagne, Russie). Ce consortium bénéficiera des expertises interdisciplinaires et complémentaires des partenaires impliqués LP3 (procédés laser, photonique, science des matériaux), CINaM (chimie de surface et organique) et CRO2 (biologie, médecine).