MOSCOU, 2 septembre 2021 /PRNewswire/ — Des scientifiques russes ont découvert que le fait de recouvrir des nanoparticules magnétiques d’une enveloppe de silice non magnétique diminuait considérablement la viabilité des cellules cancéreuses dans un champ magnétique alternatif à basse fréquence. Le revêtement augmente la stabilité des nanoparticules, empêchant leur agrégation dans les endosomes et leur permettant de rester des actionneurs magnéto-mécaniques efficaces dans un champ magnétique alternatif à basse fréquence. L’étude a été publiée dans Colloids and Surfaces B:Biointerfaces.
Les nanomatériaux magnétiques biocompatibles ont été intensivement étudiés pour diverses applications en biomédecine. Ils peuvent être contrôlés à distance par un champ magnétique externe, ce qui permet d’agir spécifiquement sur les molécules cibles au niveau moléculaire.
La cytotoxicité des nanoparticules magnétiques dépend des paramètres du champ magnétique agissant, dont les plus importants sont l’amplitude, la fréquence et la durée d’action du champ magnétique. Dans un champ magnétique alternatif à basse fréquence, elles tournent, causant des dommages mécaniques aux cellules.
Des scientifiques de NUST MISIS, de l’Université d’État de Moscou M.V. Lomonosov, du Centre national de recherche médicale pour la psychiatrie et la narcologie V. Serbsky, de l’Université médicale d’État de Sibérie, de l’Université polytechnique nationale de recherche de Tomsk, de Skoltech, de l’Université de technologie chimique D.I. Mendeleev de Russie, de l’Institut Helmholtz pour la recherche pharmaceutique de la Sarre et de l’Université médicale nationale de recherche de Russie N.I Pirogov ont découvert qu’une enveloppe non magnétique augmente considérablement la cytotoxicité des nanoparticules magnétiques. Deux types de nanoparticules d’oxyde de fer avec le même noyau magnétique avec et sans coquille de silice ont été synthétisés. Selon le test de cytotoxicité, les nanoparticules dotées d’une enveloppe de silice ont considérablement réduit la viabilité des cellules cancéreuses humaines de la prostate dans un champ magnétique alternatif à basse fréquence, contrairement aux nanoparticules non revêtues.
L’étude a montré que la mort cellulaire résulte de la défaillance de l’intégrité de la membrane intracellulaire, et que la concentration en ions calcium augmente avec la nécrose qui s’ensuit. La microscopie électronique à transmission et les images de diffusion dynamique de la lumière ont montré que les nanoparticules non enrobées sont attaquées par les milieux acides dans l’endosome et forment des agrégats. En conséquence, elles rencontrent une viscosité macromoléculaire endosomale élevée et deviennent incapables de tourner efficacement.
Les scientifiques supposent que la rotation effective des nanoparticules provoque la mort des cellules dans un champ magnétique alternatif à basse fréquence. De son côté, le revêtement de l’enveloppe en silice augmente la stabilité des nanoparticules, empêchant leur agrégation dans les endosomes.
« Nos financements ont une valeur à la fois théorique et pratique. Nous avons découvert que la phase non magnétique augmente la stabilité colloïdale des nanoparticules, ce qui est la clé de leur actionnement magnéto-mécanique efficace. Ceci est important pour la compréhension fondamentale du mécanisme de l’actionnement magnéto-mécanique et des caractéristiques structurelles des nanoparticules afin de maximiser leur cytotoxicité. D’autre part, nous avons montré que nos nanoparticules fonctionnent, elles provoquent effectivement la mort cellulaire. La prochaine étape consisterait à tester leur efficacité in vivo », a noté Artyom Ilyasov, du laboratoire de nanomatériaux biomédicaux NUST MISIS.
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