Les Nanodiamants

Mme David était à l’origine physico-chimiste des polymères. Elle s’est ensuite intéressée aux problèmes qui se produisent au niveau des interfaces. Puis elle a continué par les mathématiques, puis la biologie, ce qui l’a conduite vers les laboratoires où elle travaille aujourd’hui. Maintenant chercheuse au département des Sciences et Génie des matériaux de l’IUT d’Evry, elle enseigne aussi aux étudiants.

A l’IUT, on travaille sur plusieurs disciplines : la physique, la chimie, la biologie, et une nouvelle thématique s’est rajoutée récemment : les nanoparticules de diamant fluorescent. La particularité des diamants est leur inertie. Ainsi on peut en fabriquer des particules fluorescentes stables dans le temps. Après des traitements, le diamant devient intrinsèquement fluorescent pour des heures, des jours, des mois ou des années, selon le besoin de son utilisation.

A la différence de cette stabilité de fluorescence, les quantum dots (nanoparticules utilisées pour soigner le cancer) ont la particularité de s’allumer puis de s’éteindre. De plus, ils sont à base de métaux lourds, ce qui est toxique pour le corps.

La difficulté des nano-diamants est d’obtenir des particules suffisamment petites, et fluorescentes.

On obtient à la suite d’explosion de nanobombes, des nanodiamants sous la suie mesurant de 5 à 10 nm, mais ils ne sont pas fluorescents.

Pour palier ce problème, on utilise donc des microdiamants  qui sont rendus intrinsèquement fluorescents, par un traitement, puis ils sont broyés pour les réduire au nanomètre, et sont nettoyés afin d’obtenir le produit fini : les nanodiamants.

La surface du nanodiamant est ensuite modifiée en rajoutant des anticorps ou des antigènes afin d’étudier le mécanisme de déplacement de microtubules (fuseaux mitotiques) dans la cellule.

Ce greffage de fonctionnalité est le même pour étudier les cellules cancéreuses : les anticorps ajoutés vont permettre de s’accrocher aux éléments ciblés, et donc d’étudier l’organe visé. La propriété de l’ajout des anticorps est d’obtenir un site de reconnaissance de la cible.

Un problème subsiste encore car une agglomération des nanoparticules persiste. Au départ les nanodiamants sont obtenus dans l’eau, à pH neutre, mais suivant le pH du corps humain dans lequel ils sont introduits, cela peut entrainer une agglomération des nanodiamants.

Les nanodiamants sont intéressants parce que des nanoparticules de 2 couleurs sont réalisées, et si chacune de ces nanoparticules contient 2 sites de reconnaissance, alors au final 2 types d’informations peuvent être obtenues.

Les nanodiamants servent donc à l’imagerie médicale utilisant leur fluorescence : laquelle est obtenue naturellement par inclusion d’azote dans un endroit vide du nanodiamant, mais en quantité assez faiblePlusieurs cuissons du nanodiamant successivespermettent d’obtenir une fluorescence assez importante.

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Le but de ces recherches est de cibler les cellules cancéreuses par site de reconnaissance.

En fonction de la longueur d’onde ou de l’absorbance des nanoparticules, on peut illuminer par une onde électromagnétique ces nanodiamants, qui vont chauffer et éliminer ainsi les tumeurs.

C’est enfin une biologie quantitative, ayant pour but de comparer la fluorescence des nanodiamants à deux temps différents.

 

L’utilisation des nanodiamants pour l’avenir permettrait, par la faible toxicité intrinsèque du diamant, d’obtenir un marqueur ou un vecteur de molécule ou de médicament pour cibler la tumeur. Ainsi le nanodiamant utilisé n’aurait pas juste une fonction de détection, mais aussi une fonction thérapeutique. Au niveau de la bioéthique, le principal questionnement est le suivant : Quel sera le devenir de ces nanoparticules après leur élimination, et quelles seront les conséquences pour la nature ?

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Représentation du nanodiamant : on va introduire l’atome d’azote dans la « vacancy » du nanodiamant par cuisson

 

 

 

 

 

 

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Dans la cellule, les nanodiamants sont fluorescents, et les microtubules apparaissent en vert.

 

 

 

 

 

 

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Marquage de compartiments intra-cellulaires : d’une part les nanodiamants fluorescents rouges, d’autre part les endosomes en vert, et finalement, la superposition d’image. On remarque que les nanodiamants couplés avec les endosomes apparaissent en jaune (synthèse additive rouge + vert).

 

 

 

 

 

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Laboratoire où l’on travaille sur les nanodiamants du département Sciences et Génie des Matériaux (SGM) de l’IUT d’Evry

 

 

 

 

 

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Deux suspensions de nanodiamants dans de l’eau, l’une stable et homogène, l’autre instable et les nanodiamants sont tombés au fond.

 

 

 

 

 

 

 

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