Béatrice Garnier Pour diagnostiquer et traiter avec précision les maladies, les médecins et les chercheurs doivent voir à l’intérieur des corps. mais la plupart des outils existants restent trop grossiers pour quantifier le nombre ou les varieties spécifiques de cellules à l’intérieur des tissus profonds du corps.
Les points quantiques peuvent le faire, selon de nouvelles recherches sur des souris de l’Université de l’Illinois.
“Les details quantiques peuvent mesurer des choses dans le corps qui sont très, très dynamiques et compliquées et que nous ne pouvons pas voir actuellement. Ils nous donnent la possibilité de compter les cellules, de détecter leurs emplacements exacts et d’observer les changements au fil du temps. Je pense que c’est vraiment une énorme avancée », déclare Andrew Smith, professeur au Département de bio-ingénierie de l’Université de l’Ile et co-auteur de l’étude ACS Nano.
Les factors quantiques sont des nanoparticules cultivées en laboratoire – quelques centaines d’atomes seulement – avec des propriétés optiques spéciales détectables par microscopie normal. scanners PET/CT) et imagerie par fluorescence. En fonction de leur taille et de leur composition, des bioingénieurs comme Smith peuvent les faire briller dans des couleurs spécifiques et émettre de la lumière dans le spectre infrarouge.
“L’émission de lumière dans l’infrarouge est uncommon. Très peu de lumière est émise par les tissus dans l’infrarouge, donc si vous les mettez dans le corps. Nous pouvons voir profondément dans le corps et pouvons mesurer les choses avec furthermore de précision que nous ne le pourrions. en utilisant la technologie dans le domaine obvious », déclare Smith.
Dans l’étude ACS Nano, Smith et ses collègues ont lâché des details quantiques sur les macrophages.
Lorsque notre corps a besoin d’avaler des agents pathogènes ou de nettoyer des débris cellulaires, les macrophages se mettent au travail. L’une de leurs tâches consiste à initier l’inflammation, rendant l’environnement inhospitalier aux microbes nocifs. Mais parfois, ils font trop bien ce travail. Selon le tissu dans lequel ils se trouvent, l’inflammation chronique due à l’activité des macrophages peut entraîner le diabète, des problèmes cardiovasculaires, des cancers, and many others.
L’équipe de l’U de I s’est particulièrement intéressée aux macrophages dans la graisse ou le tissu adipeux.
“Avec la prise de poids et l’obésité, on sait que le nombre de macrophages augmente dans le tissu adipeux et are inclined à évoluer vers un phénotype inflammatoire, ce qui contribue au développement de la résistance à l’insuline et du syndrome métabolique. Le nombre et la localisation des macrophages dans le tissu adipeux sont mal décrits, en particulier in vivo », déclare Kelly Swanson, professeure dotée de la société Kraft Heinz en nutrition humaine au département des sciences animales de l’Université de l’Ile et co-auteure de l’étude.
“Les details quantiques développés par notre groupe permettent une meilleure quantification et caractérisation des cellules présentes dans le tissu adipeux et de leur distribution spatiale”, ajoute-t-il.
L’équipe a créé des points quantiques recouverts de dextran, une molécule de sucre qui cible également les macrophages dans le tissu adipeux. Comme preuve de strategy, ils ont injecté ces details quantiques à des souris obèses et ont comparé les résultats d’imagerie avec le dextran seul, la norme actuelle pour l’imagerie des macrophages.
Les factors quantiques ont surpassé le dextran seul sur toutes les plates-formes d’imagerie.
“Les points quantiques émettent une énorme quantité de lumière, ce qui nous permet de mesurer davantage des kinds de cellules spécifiques et d’identifier où ils se trouvent”, explique Smith. “Ce degré de rendement lumineux permet l’utilisation de techniques optiques, qui sont beaucoup moreover accessibles que d’autres technologies d’imagerie. Comparés aux scanners IRM et TEP, ce sont des instruments bon marché qui peuvent être installés dans une petite clinique. Tout le monde pourrait en avoir un.”
Bien que les factors quantiques n’aient pas encore été utilisés chez l’homme, Swanson voit un avenir dans lequel une technologie optique easy comme les ultrasons pourrait être utilisée pour diagnostiquer et suivre de manière non invasive les macrophages inflammatoires chez les individuals en surpoids.
et même si le poids d’un client n’a pas changé, un médecin pourrait dire si les sorts de cellules changent. Furthermore de cellules inflammatoires pourraient prédire la résistance à l’insuline et d’autres problèmes”, dit-il.. “C’est pourquoi je m’y intéresse, pour ses propriétés diagnostiques.”
Les factors quantiques ne sont pas utilisés chez les humains car ils sont généralement fabriqués avec des métaux lourds tels que le cadmium et le mercure, et les scientifiques n’ont toujours pas compris remark ils sont métabolisés et éliminés du corps. Smith et son équipe travaillent sur des points quantiques fabriqués avec des éléments additionally sûrs, mais jusque-là, ils restent un outil de recherche inestimable. Par exemple, leur lengthy temps de circulation – neuf fois furthermore long que le dextran dans l’étude actuelle – pourrait donner aux diagnosticiens un moyen d’aller au-delà d’un instantané dans le temps.
“Il y a un niveau énorme de variabilité des macrophages même au cours d’une journée. Le tissu adipeux peut avoir un nombre très élevé au milieu de la journée, puis il diminue considérablement”, explique Smith. “Dans les études animales, nous pouvons sacrifier des animaux au début et à la fin d’une journée pour étudier la tendance, mais avec les factors quantiques, nous n’aurons peut-être pas à le faire. Vous pouvez suivre un animal au fil du temps pour voir sa progression.
“Les points quantiques offrent une énorme valeur dans les études sur les animaux. Ainsi, même si les details quantiques ne parviennent pas aux humains, si nous ne trouvons jamais un moyen de les rendre non toxiques, la valeur est toujours très grande.”
Smith, Swanson et d’autres collègues ont récemment reçu une subvention des Nationwide Institutes of Health and fitness pour étendre leurs travaux avec des points quantiques afin de cibler des dizaines de styles de cellules différents.
Le Département des sciences animales fait partie du Collège des sciences de l’agriculture, de la consommation et de l’environnement de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign.
