Que publier comme tout premier billet sur le blogue de l’ASP?! L’évidence saute parfois aux yeux et j’ai décidé d’aborder un sujet sur lequel j’ai travaillé lors des six dernières années —pendant mes études de maîtrise et de doctorat.

Une simple définition

Qu’est-ce qu’une nanoparticule? Il est plutôt facile d’en donner la définition. En une seule phrase: «ce sont des particules d’une matière quelconque ayant au moins une dimension comprise entre 1 et 100 nanomètres (1 x 10-9 mètre)».

À titre de comparaison, l’épaisseur d’un cheveu équivaut à environ 100 000 nanomètres (nm). Un globule rouge a une épaisseur d’environ 7500 nm. En fait, les nanoparticules ont des dimensions similaires à nombre de structures biologiques (membrane cellulaire, virus, anticorps, etc.).

La molécule en double hélice de l’ADN, qui a une largeur de 2 nm, peut être considérée comme une nanoparticule. Il n’est toutefois pas aussi facile d’expliquer de façon concise pourquoi la communauté scientifique et les médias parlent autant des nanotechnologies. Essayons quand même!

Les «nanos»: Un peu d’histoire

Dès 1959, le grand physicien et prix Nobel de physique Richard Feynman a introduit la notion de nanotechnologie, sans cependant utiliser cette appellation précise. Avant que quiconque ait réussi à voir un atome avec un microscope, Feynman posa la question lors d’une conférence scientifique: «Qu’arriverait-il si on pouvait manipuler les atomes un à un, à notre guise?». L’idée était lancée!

L’intérêt du monde scientifique pour les nanotechnologies s’est toutefois surtout enclenché à partir des années 90 avec la publication de résultats spectaculaires. Entre autres, il y a ce cliché qui a heurté l’imaginaire collectif, où l’on peut apercevoir 35 atomes de xénon alignés de sorte à former les lettres IBM.

Ces travaux menés par les physiciens Donald Eigler et Erhard Schweizer, l’arrivée du terme «nanotechnologie» dans le livre Engines of Creation écrit en 1986 par l’ingénieur Kim Eric Drexler, ainsi que plusieurs autres travaux majeurs menés à cette époque ont propulsé la recherche dans ce domaine.

La nanotechnologie fait autant parler d’elle car nous passons à une ère technologique où les unités de construction sont des nano-molécules et des atomes manipulés individuellement. En fait, technologie moléculaire et nanotechnologie peuvent être considérées comme un seul et même savoir-faire. Un nouveau savoir-faire!

Ce qui rend la nanomatière unique

La matière à la nano-échelle est influencée par des forces qui agissent sur les objets de notre entourage (ex.: gravité, électrique, etc.). Elle l’est également par la force nucléaire agissant sur les atomes. Cette matière se trouve donc dans une zone de transition, influencée par deux types de forces.

Le ratio surface / volume d’une nanoparticule est spécialement élevé. Ceci fait en sorte qu’à la nano-échelle, ce sont les propriétés des atomes et des molécules à la surface des nanoparticules qui leur confèrent leurs traits et caractéristiques.

Pour la médecine

La recherche sur les nanoparticules profite à divers domaines de recherche. En réalité, les nanoparticules ont le potentiel d’augmenter la qualité de la quasi-totalité des produits utilisés aujourd’hui, en plus, bien sûr, de permettre d’en développer de nouveaux.

Dans le domaine de la médecine par exemple, l’intérêt des ingénieurs est de synthétiser des nanoparticules aptes à être utilisées en imagerie, en ciblage thérapeutique, en développement de chirurgies moins invasives ou encore en traitement contre le cancer.

Dans une récente étude parue dans la revue ACS nano, une équipe de l’institut de recherche en toxicologie de l’Inde a réussi à développer des nanoparticules contenant de la dopamine, qui sont capables de passer la barrière hémato-encéphalique. Une fois rendues au niveau du cerveau, ces nanoparticules relâchent ensuite leur contenu en dopamine. C’est une découverte qui sera fort bénéfique pour lutter contre la maladie de Parkinson.

Thé vert et beignes

Dans une autre étude parue dans Nature Nanotechnology, une autre équipe de recherche a développé un nano-transporteur à base d’un ingrédient thérapeutique présent dans le thé vert! Cet ingrédient est le galate d'épigallocatéchine (EGCG).

Ce composé, combiné à une autre molécule anti-cancérigène, l’herceptine, forme alors un nano-complexe stable. Ce nano-complexe est plus efficace dans les traitements de tumeurs chez la souris que la molécule EGCG seule. Des essais cliniques sont dans les plans.

Uniquement en médecine, les applications potentielles sont nombreuses. Cela dit, on retrouve des nanoparticules dans les produits pour automobile, les produits de revêtement, les produits de sport, les matériaux électroniques et même dans la nourriture!

Jusqu’à très récemment, la chaîne Dunkin Donuts utilisait des nanoparticules de dioxyde de titane dans ses recettes pour rendre les beignes plus brillants et plus blancs. Suite à la révélation de cette pratique par un groupe de pression de la Californie, la compagnie a décidé de modifier ses recettes. Ce qui nous amène au sujet du prochain point que je voulais aborder.

La Nano-toxicologie

L’utilisation accrue des nanoparticules implique que nous y serons de plus en plus exposés. Ceci explique la récente expansion d’une sous-discipline de la nanotechnologie, soit la nano-toxicologie. C’est un domaine de recherche qui consiste à analyser le risque que représente l’exposition aux nanoparticules pour les humains.

Cela représente un défi unique en son genre puisque la toxicité d’une nanoparticule peut varier en fonction de plusieurs paramètres. Lors d’un prochain billet, je partagerai avec vous toutes les difficultés et les subtilités associées à cette nouvelle discipline.

D’ici là, bonne science!