Points quantiques et nanoparticules en médecine

Les quantum dots et les nanoshells en médecine

Introduction :

Depuis une cinquantaine d’années, les sciences et plus particulièrement la médecine ont fait des progrès considérables. De nouvelles techniques ont permis aux médecins d’améliorer les conditions de soin des malades. Nous assistons aujourd’hui à l’émergence d’un phénomène qui va révolutionner le domaine de toutes les technologies : les nanotechnologies, le monde de l’infiniment petit.

En 1959, le physicien Richard Feynman lance un défi à ses contemporains : aller au cœur de la matière et la décomposer molécule par molécule. En 1981, Gerd Binning et Heinrich Rohrer inventent un appareil révolutionnaire : le microscope à effet tunnel. Il permet désormais aux scientifiques de voir la matière à l’échelle atomique.

Nano provient du grec « nanos » le nain, signifiant tout petit. En effet, il y a le même rapport de taille entre une nanoparticule et une orange, qu’entre une orange et la terre ! Un nanomètre correspond à mètres. Pour mieux en apprécier la taille, sachez par exemple qu’un cheveu humain mesure entre 50 mille et 100 mille nanomètres ; un atome quant à lui, mesure aux environs de 0.1 à 0.4 nm.

Quelles sont les applications concrètes en médecine de ces nanotechnologies, pour par exemple lutter contre le cancer ? Jusqu’où pouvons-nous utiliser ces particules, et quelles sont leurs limites voire leurs dangers ?

Nous essaierons, aussi clairement que possible, de répondre à ces questions soulevées par l’utilisation de ce nouveau phénomène.

I] détecter la maladie

Détecter un cancer le plus tôt possible est l’un des enjeux majeurs de la médecine moderne. Pour cela, les scientifiques espèrent trouver en les nanotechnologies une alternative durable à la chimiothérapie.

A) Les quantum dots, application

Les quantum dots sont des nanocristaux de matériaux semi-conducteurs, semi-isolants, ce qui leur confère des propriétés physiques très utiles pour détecter des tumeurs précoces. Exposés à des ultraviolets, ils ont la particularité d’émettre des signaux lumineux, pendant environ 10 minutes. La taille du cristal fera varier la longueur d’onde qui le fera « s’exciter », devenir lumineux.

Les scientifiques sont aujourd’hui capables de créer des quantums dots spécifiques, qui se lient aux séquences d’ADN associées à la maladie. Pour cela, on enrobe les quantum d’une couche de protéine. On leur ajoute une substance qui permet d’activer ou de désactiver un caractère selon le milieu.

Cette substance est nommée « cumulateur biologique » ; il va bloquer la luminescence des quantum lorsqu’il n’y a pas de liaison chimique. Çela va leur permettre de circuler librement et sans risque de s’illuminer « accidentellement » dans le système sanguin. Lorsqu’il y a contact avec la cellule cancéreuse concernée, les scientifiques vont bombarder le quantum d’UV, ce qui va le faire s’illuminer d’une couleur spécifique à sa taille.

Il y a 6 séries différentes de quantum dots. La différence entre chacune d’entre elles va être leur spectre d’émission. Par exemple, les série A vont émettre entre 500 et 650 nm, alors que les série C vont émettre entre 1000 et 1600 nm.

L’une des caractéristiques principales des quantum une fois excités est qu’ils reviennent automatiquement à leur état fondamental. La transition des atomes de leur état excité à l’état fondamental est à l’origine de l’émission de plusieurs photons dans le spectre visible. La couleur correspondant à la longueur d’onde varie du rouge (lorsque la taille du quantum est maximale) au bleu (lorsque la taille est minimale).

Ainsi, les scientifiques sont capables de rendre visibles les cellules touchées par le cancer ; lors des soins, il sera donc beaucoup plus facile de ne tuer que les cellules concernées. Cela va rendre de ce fait le traitement bien moins lourd à supporter pour les patients.

B) Les quantum dots, risques et limites

Il faut tout de même nuancer nos propos ; plusieurs

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