Le tatouage fait de nanoparticules d'or révolutionne le diagnostic médical

L'idée de capteurs implantables qui transmettent en continu des informations sur les valeurs vitales et les concentrations de substances ou de médicaments dans l'organisme fascine depuis longtemps les médecins et les scientifiques. De tels capteurs permettent une surveillance constante de la progression de la maladie et du succès thérapeutique. Cependant, jusqu'à présent, les capteurs implantables n'étaient pas adaptés pour rester dans le corps de manière permanente mais devaient être remplacés après quelques jours ou quelques semaines. D'une part, il y a le problème du rejet d'implant parce que le corps reconnaît le capteur comme un objet étranger. D'autre part, la couleur du capteur, qui indique les changements de concentration, a été instable jusqu'à présent et s'est estompée avec le temps. Des scientifiques de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) ont mis au point un nouveau type de capteur implantable qui peut fonctionner dans le corps pendant plusieurs mois. Le capteur est basé sur des nanoparticules d'or de couleur stable qui sont modifiées avec des récepteurs pour des molécules spécifiques. Incorporé dans un tissu polymère artificiel, le nanogold est implanté sous la peau où il signale les changements de concentration de médicament en changeant sa couleur.

Le groupe de recherche du professeur Carsten Sännichsen utilise depuis de nombreuses années des nanoparticules d'or comme capteurs pour détecter de minuscules quantités de protéines dans des cellules à flux microscopiques. Les nanoparticules d'or agissent comme de petites antennes pour la lumière. Ils l'absorbent et le diffusent fortement et, par conséquent, apparaissent colorés. Ils réagissent aux altérations de leur environnement en changeant de couleur. L'équipe de Sännichsen a exploité ce concept pour la détection médicale implantée.

Pour empêcher les minuscules particules de nager ou d'être dégradées par les cellules immunitaires, elles sont intégrées dans un hydrogel poreux à la consistance semblable à un tissu. Une fois implantés sous la peau, de petits vaisseaux sanguins et des cellules se développent dans les pores. Le capteur est intégré dans le tissu et n'est pas rejeté comme un corps étranger. "Notre capteur est comme un tatouage invisible, pas beaucoup plus gros qu'un centime et plus fin qu'un millimètre", a déclaré Sännichsen. Les nanoparticules d'or étant infrarouges, elles ne sont pas visibles à l'œil nu. Cependant, un type spécial d'appareil de mesure peut détecter leur couleur de manière non invasive à travers la peau.

Dans leur étude, les chercheurs ont implanté leurs capteurs de nanoparticules d'or sous la peau de rats sans poils. Les changements de couleur de ces capteurs ont été surveillés après l'administration de diverses doses d'un antibiotique. Les molécules de médicament sont transportées vers le capteur via la circulation sanguine. En se liant à des récepteurs spécifiques à la surface des nanoparticules d'or, elles induisent un changement de couleur qui dépend de la concentration du médicament. Grâce aux nanoparticules d'or de couleur stable et à l'hydrogel qui s'intègre dans les tissus, le capteur s'est avéré mécaniquement et optiquement stable pendant plusieurs mois.

Les objets colorés blanchissent avec le temps. Les nanoparticules d'or ne blanchissent cependant pas, mais conservent leur couleur en permanence. Comme ils peuvent être facilement recouverts de différents récepteurs, ils constituent une plate-forme idéale pour les capteurs implantables.

Ce concept est généralisable et a le potentiel de prolonger la durée de vie des capteurs implantables. À l'avenir, des capteurs implantables à base de nanoparticules d'or pourraient être utilisés pour observer simultanément les concentrations de différents biomarqueurs ou médicaments dans le corps. De tels capteurs pourraient trouver une application dans le développement de médicaments, la recherche médicale ou la médecine personnalisée, comme la gestion des maladies chroniques.