Des chercheurs de l’Institut Charles Sadron (ICS) sont parvenus pour la première fois à stabiliser des microbulles dont la paroi est faite uniquement de nanodiamants et qui contiennent un fluorocarbure gazeux. Une découverte qui ouvre la voie à des applications notamment dans le domaine de la santé, les microbulles pouvant agir comme marqueurs pour l’imagerie médicale.
03/05/2021
Charles Sadron. Photos DR
Depuis 5 ans, Marie-Pierre Krafft, chercheuse au sein de l’équipe Synthèse et auto-assemblage moléculaires et supramoléculaires de l’ICS, travaille sur les microbulles. « Pour les préparer, nous envoyons de l’énergie sous forme d’ondes ultrasonores qui vont former des poches d’air dans la solution aqueuse », raconte la chercheuse.
Reste à former leurs parois. « Nous avons découvert que lorsqu’on sature avec un fluorocarbure une atmosphère d’air ou d’azote, cela permet de recruter différentes entités, molécules ou particules, présentes dans la phase aqueuse. Elles viennent alors se coller à la surface des microbulles. »
Combiner la fluorescence et l’imagerie par ultrasons
Dans le cas des nanodiamants, des particules de carbone disposant d’une conductivité thermique et électrique, la présence du fluorocarbure désagrège les agrégats de nanodiamants qui, sinon, sont inutilisables. Grâce à leur nouveau procédé, les chercheurs sont ainsi parvenus à obtenir des microbulles couvertes de nanodiamants stables.
Exposées à un champ ultrasonore faible, ces microbulles peuvent agir comme agents de contraste, dans le cadre d’une échographie par exemple. Avec un double avantage : les propriétés de réflecteur des ondes ultrasonores des microbulles et celles de photoluminescence des nanodiamants. « Nous pouvons ainsi combiner la fluorescence et l’imagerie par ultrasons pour observer de manière plus efficace les organes enfouis profondément dans le corps. » Avec des applications prometteuses dans la détection de certains cancers.
Concurrencer d’autres agents de diagnostic
Bio-inertes, les nanodiamants pourraient concurrencer d’autres agents de diagnostic et réduire les effets secondaires. Prochaine étape : trouver des partenaires dans le domaine biologique. « Nous allons tester les microbulles avec le laboratoire d'Imagerie biomédicale multimodale de l’Université Paris Saclay (BioMaps). » Sans oublier le transport des médicaments. « Exposées à un champ ultrasonore intense, les microbulles explosent, libérant ainsi les agents actifs greffés à leurs parois. »
parvenus à obtenir des microbulles couvertes de
nanodiamants stables.
Au-delà des nanodiamants, d’autres nanoparticules ont déjà été introduites à la surface de microbulles, à l’image de l’oxyde de fer comme agent de contraste IRM. Il y a également des applications potentielles dans la dépollution. « Nous avons travaillé avec l’entreprise Areva sur la dépollution des effluents industriels contaminés par des cations lourds. Des microbulles contenant un fluorocarbure se chargent en dérivés de métaux lourds comme l’oxyde de cérium et forment en surface une mousse facile à récupérer. »
Marion Riegert
- Pour en savoir plus sur les travaux de Marie-Pierre Krafft, lire aussi : "Fluorocarbon gas exposure induces disaggregation of nanodiamond clusters and enhanced adsorption, enabling medical microbubble formation." et "Adsorption of cerium salts and cerium oxide nanoparticles on microbubbles can be induced by a fluorocarbon gas."
