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RÉSUMÉ
Les nanoparticules magnétiques ont ouvert des perspectives nouvelles en oncologie, aussi bien en diagnostic qu'en thérapeutique. Les produits dans lesquels elles interviennent ont des caractéristiques diverses. Ces dernières ont permis de développer des propriétés biologiques et physiques originales et utiles pour des applications aussi variées que la destruction par hyperthermie des cellules malignes, la vectorisation de médicaments ou de cellules, l'utilisation comme produit de contraste en IRM.
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Patrick Frayssinet : Directeur R Urodelia, France
INTRODUCTION
En oncologie, les voies thérapeutiques classiques sont toujours basées sur la chirurgie, la radio et la chimiothérapie. La chimio et la radiothérapie présentent l'inconvénient majeur d'être très agressives, pas uniquement pour les cellules cancéreuses, mais pour toutes les cellules de l'organisme.
Les nanomatériaux ont ouvert des perspectives nouvelles en oncologie. Les membranes cellulaires sont en effet perméables aux nanoparticules. Celles-ci peuvent être dirigées par un adressage moléculaire à leur surface vers les cellules cibles et limiter ainsi leurs effets pour les autres cellules.
Les nanoparticules magnétiques, et en particulier les nanoparticules de magnétite, présentent la particularité de pouvoir être chauffées dans un champ magnétique alternatif à haute fréquence et ainsi d'apporter une quantité d'énergie thermique importante à la cellule dans lesquelles elles sont entrées amenant une dénaturation des protéines et ainsi une mort cellulaire. Elles peuvent également être dirigées, concentrées, maintenues et éluées dans différents organes ou tissus par l'intermédiaire d'un gradient de champ magnétique. Ces nanoparticules présentent ainsi un intérêt dans le traitement thermique de la cellule maligne et dans la vectorisation de molécules chimiothérapeutiques.
En dehors de l'éradication des cellules cancéreuses proprement dites, les nanoparticules magnétiques ont été utilisées pour marquer certains types de cellules anormales et les isoler, ou encore pour purifier des protéines synthétisées par les cellules cancéreuses.
Il est rapidement apparu que pour pouvoir être utilisées dans ce domaine des biotechnologies, ces nanoparticules devaient avoir des caractéristiques particulières leur permettant d'être injectées dans l'organisme et éventuellement de passer dans le secteur intracellulaire sans déclencher de réactions secondaires trop importantes et sans se dégrader trop rapidement.
Dans cet article, nous décrivons les caractéristiques des nanoparticules employées en oncologie et leur influence dans les différentes applications.
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8. Particules de magnétite comme matériel de contraste
Les particules magnétiques peuvent être utilisées comme matériel de contraste en imagerie par résonance magnétique (IRM). Le proton H1 est l'élément le plus utilisé en IRM. Le noyau est un petit aimant tournant sur lui-même de moment cinétique μ. Lorsque ce petit aimant est placé dans un champ magnétique, il est soumis à un couple magnétique. Ce couple est perpendiculaire à Oμ (figure 15). Sous son action, μ décrit un mouvement de rotation autour de l'axe OZ. On a deux composantes du vecteur moment magnétique, un longitudinal et un transversal.
-
Dans un champ de radiofréquence donnée appliquée perpendiculairement au champ continu, des transitions énergétiques pour revenir à l'état de base se font suivant la loi cinétique :
avec :
- tl :
- constante de temps de cette courbe dite temps de relaxation spin-réseau (temps de relaxation longitudinal),
- n0 :
- écart de population limite entre 2 états d'énergie.
En réalité, il existe une interaction des noyaux, dite interaction spin-spin. Du fait de ces interactions, la fréquence de Larmor oscille entre γ0 et γ0 + Δγ. Les moments magnétiques des 2 spins résonnent à γ0 et γ0 + Δγ. Ils sont initialement en phase et sont en opposition de phase au bout du temps Tt (1/Δγ-Tt est le temps de relaxation transversal).
À la différence des produits de contraste en radiologie, on ne voit pas directement les nanoparticules servant d'agent de contraste en IRM. On voit seulement leur effet sur l'environnement magnétique du proton et ainsi sur les temps de relaxation T1 et T2.
L'efficacité des agents de contraste pour modifier les temps de relaxation est exprimée par la relaxivité. On définit la relaxivité Ri (en mmol/L · s–1) d'un agent de contraste comme la vitesse de relaxation normalisée par la concentration de l'agent de contraste :
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BIBLIOGRAPHIE
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