Si les solutions ne tombent pas du ciel, elles viennent parfois de domaines surprenants. C’est ainsi que l’Institut Adolphe Merkle (AMI) de l’Université de Fribourg, en collaboration avec la Haute Ecole des Sciences Appliquées de Zurich (ZHAW), a développé une méthode innovatrice de caractérisation des nanoparticules (NanoLockin), qui servira à optimiser un traitement des tumeurs cancéreuses, en utilisant une technologie d’imagerie thermique, pensée à l’origine pour le contrôle de qualité des pièces détachées pour avions.

Le traitement, connu sous le nom d’hyperthermie magnétique, fait usage de nanoparticules d’oxyde de fer infusées dans la tumeur, puis activées par un champ magnétique. L’excitation des particules augmente leur température, permettant ainsi la destruction des cellules cancéreuses. L’hyperthermie  est considérée par certains cliniciens comme le 4e pilier du traitement des cancers avec la chirurgie, la radiothérapie et la chimiothérapie. Pour que la tumeur soit éliminée, il faut toutefois un dosage optimal des particules. C’est pourquoi, le succès du traitement, autorisé dans  l’Union Européenne et utilisé notamment par des médecins de l’Hôpital de la Charité à Berlin, est conditionné tant par les propriétés des particules que par celles du champ magnétique. 

Pour améliorer le taux de réussite, les chercheurs de l’AMI, spécialistes de la caractérisation à l’échelle nanométrique, voulaient mieux visualiser le comportement des particules d’oxyde de fer, chauffées par un champ magnétique. Les systèmes actuels utilisent une fibre optique plongée dans une solution de nanoparticules. Ce n’est malheureusement pas assez fiable, avec notamment des durées de mesure trop longues et un risque de données faussées. Ils ont donc décidé avec leurs collègues du ZHAW d’utiliser une technologie d’imagerie thermique dite «lock-in», développée à l’origine pour le contrôle de qualité des pièces détachées pour avions.

Plus vite, mieux contrôlé et plus efficace
L’équipe NanoLockin de l’AMI composée du Dr Christoph Geers et MSc Federica Crippa est menée par la Prof. Alke Fink de la Chaire des BioNanomatériaux. Sur la base de la  thèse de doctorat de Dr Christophe Monnier et en collaboration avec le Dr Mathias Bonmarin de l’Ecole d’Ingénierie du ZHAW, les chercheurs ont utilisé cette approche pour développer la méthode NanoLockin, qui permet de mesurer précisément la distribution et la chaleur générées par les nanoparticules. Ainsi, la production et le dosage des nanoparticules peuvent être optimisés et les producteurs de nanoparticules ont un outil pour contrôler facilement et précisément leurs produits. Par exemple, pour un traitement contre le cancer, on peut s’assurer que  la concentration des nanoparticules est adaptée à la cible thérapeutique. Cela permet aussi au traitement de fonctionner plus rapidement, avec plus de chances de succès et à un moindre coût.

Le projet est soutenu financièrement par la Commission fédérale pour la technologie et l’innovation. D’autres applications de la méthode sont en développement.

• www.nanolockin.com
• Monnier et al., A lock-in-based method to examine the thermal signatures of magnetic nanoparticles in the liquid, solid and aggregated states, Nanoscale, 2016, 8, 13321
• SRF, Einstein,  janvier 2016