METHODES DE SYNTHESE DES NANOPARTICULES INORGANIQUES

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Avantages des nanoparticules

La faible taille des nanoparticules leur confère des propriétés intéressantes : elle offre en effet une importante surface spécifique et une grande stabilité. Ces particules ont effectivement l’avantage de former des solutions homogènes qui ne sédimentent ou ne crèment pas. Mais ce sont surtout leurs capacités à esquiver les défenses immunitaires et leur capacité à cibler une population de cellules particulières qui en font des vecteurs prometteurs. L’utilisation des nanoparticules pour la détection et le traitement de pathologies ouvre un nouveau domaine de recherche. L’un des terrains d’application le plus prometteurs, et aussi le plus avancé actuellement, est la délivrance de médicaments (« drug delivery » en anglais), et en particulier le développement de thérapies ciblées pour l’oncologie. En effet, véhiculer les molécules anticancéreuses par des nanoparticules permet d’augmenter leur sélectivité pour les tumeurs, et ainsi de réduire les effets secondaires sévères accompagnant les chimiothérapies. La délivrance spécifique d’agents d’intérêt vers un organe, un tissu ou une cellule constitue aujourd’hui un défi majeur pour la prévention, la localisation et le traitement des maladies humaines, notamment infectieuses, cancéreuses ou d’origine génétique. Actuellement, l’obtention de concentrations efficaces en principes actifs au niveau des zones ciblées ne peut se faire qu’au détriment de cellules saines, puisqu’une partie importante des substances administrées est captée par d’autres tissus. Cette accumulation au sein de tissus non visés occasionne des effets toxiques conséquents et parfois rédhibitoires qui peuvent entraîner l’abandon du traitement en dépit de son efficacité. De nombreux principes actifs présentent des caractéristiques physico-chimiques (hydrophile, poids moléculaires, etc.) peu favorables au passage des nombreuses barrières cellulaires, physico-chimiques et biologiques qui séparent le site d’administration du médicament de son site d’action. Ces principes actifs sont donc toujours mal absorbés, souvent très rapidement dégradés, métabolisés, ou éliminés et donc incapables d’atteindre leur cible au niveau tissulaire ou cellulaire. Il faut savoir que 95 % des nouveaux principes actifs développés ont des propriétés pharmacocinétiques médiocres. Pour toutes ces raisons, le développement de vecteurs de médicaments permettant la délivrance spécifique de la molécule active au niveau du site d’action a pris un essor considérable au cours des dernières années.

Applications des nanoparticules

La délivrance de médicaments concerne principalement des molécules chimiques (principes actifs) mais elle englobe également les agents thérapeutiques biologiques comme les protéines, les peptides et également l’ADN ou l’ARN pour les thérapies géniques. Outre la délivrance de principes actifs chimiques ou biologiques au sein des tissus ciblés, les nanoparticules peuvent également être utilisées pour d’autres types de thérapies, telles que la radiothérapie, la thermothérapie ou encore la thérapie photo dynamique.
– La radiothérapie consiste à détruire des cellules placées à proximité d’une source émettant des rayonnements radioactifs. L’intérêt des nanoparticules est alors de véhiculer la source radioactive directement au niveau de la zone à traiter.
– La thermothérapie ou hyperthermie a la même finalité, mais utilise une élévation de la température pour y parvenir. Il s’agit alors de provoquer par un champ extérieur (magnétique ou laser par exemple) un échauffement local grâce à des nanoparticules situées dans la zone à traiter, de manière à ce que l’énergie dissipée soit suffisante pour élever la température de quelques degrés (autour de 45°C) induisant la destruction des cellules.
– La thérapie photo dynamique se base sur des molécules (photo sensibilisateurs) qui, suite à l’absorption d’un rayonnement lumineux, produisent de l’oxygène singulet ou des radicaux libres. Ces substances ont d’importantes propriétés oxydantes qui conduisent à la mort des cellules environnantes. Une fois de plus, les nanoparticules jouent le rôle de transporteur permettant de véhiculer la photo sensibilisatrice dans la zone d’intérêt. Dans les trois cas, les nanoparticules sont utilisées pour véhiculer les agents thérapeutiques (source radioactive, matériaux provoquant l’hyperthermie, photo sensibilisateur) dans la zone ciblée. En effet, il est toujours préférable que ces agents thérapeutiques s’accumulent de façon préférentielle au sein des tissus à traiter afin de minimiser leur impact sur les cellules saines. Le diagnostic, et plus particulièrement l’imagerie médicale, constitue également un champ d’application auquel la nano médecine peut apporter de réelles améliorations, les nanoparticules jouant le rôle de traceurs ou d’agents de contraste.. Une grande partie des nanoparticules inorganiques possèdent intrinsèquement des propriétés thérapeutiques ou diagnostiques. C’est notamment le cas des boîtes quantiques fluorescentes (« Quantum dots » en anglais), des nanoparticules magnétiques utilisées comme agent de contraste en IRM (Imagerie de Résonance Magnétique), ou encore des particules pour la thermothérapie. En revanche, les particules organiques sont dépourvues de telles propriétés. Leur rôle consiste à protéger les agents thérapeutiques ou diagnostiques qui leur sont adjoints, à les véhiculer vers une zone de l’organisme ciblée, et éventuellement aux ré-larguer. Ainsi, outre la protection des agents d’intérêt (thérapeutiques ou diagnostiques) et leur libération éventuelle, la principale mission des nanoparticules est de véhiculer les agents d’intérêt vers une zone ciblée. Cela sous-entend donc qu’elles disposent de propriétés de vectorisation particulière ( Goutayer M., 2008).

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : GENERALITES SUR LES NANOPARTICULES INORGANIQUES (OR,ARGENT, SILICE ET LES POINTS QUANTIQUES) ET LEURS METHODES DE SYNTHESE
I. Introduction
I.1. Définition des nanoparticules
II. Classification des nanoparticules inorganiques
II.1.1. Nanoparticules d’or
II.1.2. Nanoparticules d’argent
II.1. Nanoparticules magnétiques ou oxydes métalliques
II.2. Nanoparticules à base de silice
III. METHODES DE SYNTHESE DES NANOPARTICULES INORGANIQUES
III.1. Synthèse par approche top-down
III.1.1. Mécano synthèse
III.2. Synthèse par approche « Bottom up »
III.3. Méthodes de synthèse spécifique des nanoparticules d’or
III.3.1. Synthèse par voie chimique
III.3.1.1. Réduction
III.3.1.2. Méthode de Turkevich
III.3.1.3. Méthode de Brust
III.3.1.5 Décomposition chimique
III.3.2. Méthode par voie physique
III.3.2.1. Ablation laser phase aqueuse ou pyrolyse laser
III.3.2.2. Radiolyse
III.4. Méthode de synthèse des nanoparticules d’Argent
III.5. Synthèse des nanoparticules de silice
III.5.1. La méthode directe de Stöber
III.5.2. La méthode de Stöber en milieu de microémulsion inverse
III.6. Synthèse des points quantiques
III.6.1. Généralités
III.6.2. Les méthodes chimiques humides
III.6.3. Les méthodes vapor phase
IV. Avantages des nanoparticules
V. Applications des nanoparticules
DEUXIEME PARTIE : RÔLES ET INTERETS DES NANOPARTICULES INORGANIQUES DANS LE DIAGNOSTIC
I. Généralités sur le diagnostic
I.1. Définition du diagnostic
I.2. Classification
I.2.1. Le diagnostic anténatal ou prénatal
I.2.2. Le diagnostic anatomique
I.2.3. Le diagnostic biologique
I.2.4. Le diagnostic clinique
I.2.5. Le diagnostic cytologique ou cyto histologique
I.2.6. Le diagnostic différentiel
I.2.7. Le diagnostic étiologique
I.2.8. Le diagnostic sérologique ou sérodiagnostic
I.2.9. Le diagnostic préimplantatoire
II. Diagnostiques via les nanoparticules inorganiques
II.1. Diagnostic par les nanoparticules d’or
II.1.1. Des nanoparticules d’or pour le diagnostic de la maladie d’Alzheimer
II.1.2. La radiothérapie avec des nanoparticules d’or Erreur ! Signetdéfini.
II.1.3. Détection de la thyrotropine humaine par une méthode rapide immuno chromatographique
II.1.4. L’intérêt des tests rapides par immunochromatographie pour la surveillance des maladies àcaractère épidémique dans les pays en développement : l’exemple de la peste à Madagascar
II.2. Diagnostic par les nanoparticules d’argent
II.2.1. Les nanoparticules d’argent multicolores pour le diagnostic multiplexé de la maladie : distinction de la dengue, de la fièvre jaunevirus Ebola
II.3. Diagnostic par les nanoparticules en silice
II.3.1. Détermination colorimétrique des ions Cu2 + via des nanoparticules de silice par formation du colorant quinone di _imine
II.3.2. Nanoparticules de silice mésoporeuse conjuguées au folate / N-acétyl glucosamine poucibler les cellules cancéreuses du sein:
II.4. Diagnostic par les points quantiques
II.4.1. Utilisation des QDs comme agents de diagnostic cellulaire
III. Limites dans l’utilisation des nanoparticules
III.1. Sources de nanoparticules
III.2. Cinétique des nanoparticules dans l’organisme humain
III.3. Effets des nanoparticules sur la santé
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES