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RÉSUMÉ
L’objet de cet article est de montrer le procédé le plus utilisé permettant la synthèse de ferrofluide et de dispersion de nanoparticules magnétiques aqueuses ou organiques. Les propriétés colloïdales et magnétiques des particules superparamagnétiques sont décrites. L’utilisation des nanoparticules magnétiques dans le diagnostic in vitro comme support solide est illustrée par des applications réelles et des applications in vivo et les avancées les plus prometteuses son tégalement présentées. Ainsi , les percées technologiques apportées par les particules magnétiques sont succinctement illustrées.
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Thus, the main objective of this article is to show the readers the most used methods for the synthesis of ferrofluid (magnetic particles dispersed in organic or aqueous media). Colloidal and magnetic properties of the superparamagnetic particles are described. Moreover, the use of magnetic colloidal particles for in vitro diagnosis as solid support is illustrated by real applications. Magnetic nanoparticles are also used for in vivo applications and the most promising advances are also presented
Auteur(s)
-
Abdelhamid ELAISSARI : Directeur de recherche au CNRS - Laboratoire d'automatique et de génies des procédés, UMR-5007, Université Lyon-1
INTRODUCTION
L'intérêt suscité par les particules magnétiques pour des applications dans le domaine biomédical (préparation d'échantillons, extraction spécifique d'analytes, extraction générique de biomolécules...) s'est traduit dernièrement par un grand nombre de travaux, d'ouvrages et également par le développement d'un grand nombre de supports magnétiques colloïdaux. En général, le succès d'un test dans le diagnostic biomédical réside non seulement dans l'élaboration d'outils de détection performants mais aussi dans la préparation des échantillons qui nécessitent impérativement un prétraitement. Par exemple, dans le cas de tests d'analyses basés sur la détection et l'identification d'acides nucléiques, ce prétraitement consiste à libérer le matériel nucléique dans le milieu, le capturer et le purifier avant de pouvoir mettre en œuvre les étapes d'amplification et de détection. Ainsi, l'utilisation de particules magnétiques permet non seulement d'augmenter la sensibilité de certains tests, mais aussi d'envisager leur automatisation ou leur intégration dans des microsystèmes où la rapidité de séparation magnétique sous l'action d'un champ magnétique extérieur est un atout incontournable qui remplace la filtration et la centrifugation. Le développement des applications bionanotechnologiques a permis l'utilisation de colloïdes magnétiques (submicroniques en taille) comme supports de biomolécules pour différentes applications : in vitro comme supports solides pour l'extraction, la purification, la concentration et le transport de biomolécules ou tout simplement comme outil de détection et in vivo comme les agents de contraste (diagnostic in vivo), le traitement de cancer et la libération de molécules actives (thérapeutique).
Les colloïdes magnétiques les plus utilisés sont soit des nanoparticules inorganiques, soit des particules hybrides (composées d'un mélange organique et inorganique) de taille comprise entre 10 nm et 10 μm). Ces particules sont composées généralement de nanoparticules d"oxyde de fer (de taille comprise entre 5 et 12 nm) et leur élaboration nécessite l'obtention d'une dispersion de nanoparticules magnétiques appelée « ferrofluide ».
L'objectif principal de cet article est d'introduire la notion de ferrofluide, la préparation des nanoparticules magnétiques dispersables en phase aqueuse ou en phase organique et leurs utilisations dans le domaine biomédical in vitro et in vivo.
KEYWORDS
in vitro diagnosis | in vivo diagnosis | bionanotechnology
VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 2008 par Abdelhamid ELAISSARI
DOI (Digital Object Identifier)
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1. Ferrofluides
Les ferrofluides ont été décrits pour la première fois par Rosensweig en 1966 . Ce sont des fluides magnétiques stables composés de nanoparticules ferromagnétiques de diamètre compris entre 5 et 12 nm, dispersées dans une phase liquide (aqueux ou organique). La synthèse d'une dispersion magnétique se déroule généralement en deux étapes :
-
la synthèse des nanoparticules magnétiques ;
-
la dispersion de ces particules dans un milieu compatible avec la nature chimique de la surface des nanoparticules.
Dans le cas où les nanoparticules sont chargées, le milieu de dispersion est l'eau. Dans un milieu de dispersion organique, il est indispensable de changer la polarité de la surface des particules en utilisant un tensioactif ou un polymère, on parle alors de ferrofluides organiques surfactés. Lorsqu'un ferrofluide concentré est soumis à un champ magnétique permanent, l'ensemble de fluide bouge. Cela est dû aux fortes interactions entre les nanoparticules et les molécules de solvant, ce qui assure un comportement magnétique à l'ensemble du fluide. On parle alors d'un liquide monophasé (figure 1).
1.1 Méthodes de synthèse de nanoparticules magnétiques
Les particules magnétiques peuvent être obtenues selon un procédé mécanique ou un procédé chimique.
La méthode mécanique décrite par Papell ...
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Ferrofluides
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ROSENSWEIG (R.-E.) - * - Interface science and technology, 48 (1966).
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(2) - BACRI (J.-C.), PERZYNSKI (R.), SALIN (D.), CABUIL (V.), MASSART (R.) - * - J. Magn. Mater., 62, p. 36 (1986).
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(3) - SPAPELL (S.) - Low viscosity magnetic fluid obtained by the colloidal suspension of magnetic particles. - US Patent 3215572 (1965).
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(4) - LEFORT (R.-C.) - * - Acad. Sci. Paris, 34, p. 480 (1852).
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(6) - MORALED (M.P.), SERNA (C.-J.) - * - J. Mater. Res., 14, p. 3066 (1999).
-
(7)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Magnetism and Magnetic Materials Conference (MMM), congrès international se tenant tous les ans aux États-Unis http://www.magnetism.org/
Scientific and clinical applications of magnetic carriers, congrès international se tenant les années paires http://www.magneticmicrosphere.com/
HAUT DE PAGE
ROSENWEIG (R.E.). – Ferrofluid compositions and process of making same. (US 3,917,538).
PAPELL (S.). – Low viscosity magnetic fluid obtained by the colloidal suspension of magnetic particles. (US 3215572).
DANIEL (J.-C.) et al. – Magnetic polymer latex and preparation process. (US 4,358,388).
ELAISSARI et al. – Superparamagnetic monodisperse particles. (États-Unis 6.133.047).
ELAISSARI et al. – Process for preparing composite particles, composite particles obtained and thier use in diagnostic test. (WO 2007/068859 A1).
ELAISSARI et al. – Improved magnetic particles, method for obtaining same thereof and uses for separating molecules. (US 09582352).
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