vers la détection précoce du cancer de la prostate.

Journée de formation aux
nanotechnologies - 20 fév. 2013
Nanosondes hybrides luminescentes:
vers la détection précoce du cancer de
la prostate.
Pierre Adumeau
ANR Hybiotag (R. Mahiou)
Cancer de la prostate
•  Cancer le plus fréquent chez l’homme
•  2eme cancer en nombre de décès par an
Surexpression de la PSMA: protéine membranaire de la prostate Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
2 Objectif
Synthèse de nanoparticules luminescentes permettant la
détection précoce du cancer de la prostate
hν1 hν2 1. Complexe organique luminescent Bon rendement de luminescence Longueur d’onde adaptée EncapsulaFon dans des NPs Espaceur < 50 nm Vecteur PSMA 2. NPs Sphériques Taille contrôlée 3. Vecteur Forte aﬃnité pour la PSMA 4. Espaceur BiocompaFbilité Flexibilité Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
3 Luminophores: complexes de lanthanides
Métaux Comportement quasi constant pour toute la série Coordinence 8/9, d°oxydaFon +3 Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
4 Luminophores: complexes de lanthanides
Ln: coeﬃcient d’absorpFon faible ExcitaFon UV (250-‐385 nm) Émission E Eu3+ à 620 nm Tb3+ à 545 nm Transfert d’énergie intramoléculaire Ln3+ Ligand Ln3+ Complexe de Ln Eﬀet d’antenne Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
5 Luminescence des Ln
-‐ Bandes d’émission étroites Spectre d’émission de Eu3+ -‐ Intensité de luminescence élevées exc. -‐ Déplacements de Stokes importants em. UV Vis λ excitaFon-‐détecFon Spectroﬂuorimétrie résolue dans le temps -‐ Déclin de luminescence long I Luminescence du Ln Luminescence des Fssus ≈ ns Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
≈ 1 ms t 6 Optique multiphotonique
-‐Possibilité d’absorpFon mulFphotonique (2, 3 photons) E ExcitaFon proche infra-‐rouge Ligand Ln em. IR 1 2 3
-‐Moins invasif pour les Fssus -‐Plus pénétrant exc. λ Visible 1 photon > Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
2 photons 7 Complexes de Ln
Antenne -‐Préparés par chimie “click” -‐Variété de groupements R Ln3+ -‐ModulaFon des propriétés de luminescence en foncFon du groupement R Ln = Eu, Tb Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
8 Formation des complexes
Complexes de Tb et Eu sous irradiaFon UV > Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
9 9 Proprietés optiques des complexes
Eu3+
Spectres d’emission: λexc = 375 nm
λexc = 338 nm
T = 300 K
T = 300 K
350
600
Intensité (u.a.)
300
λem = 616 nm
250
Intensité (u.a.)
Spectres d’excitaFon: Eu3+
Tb3+
T = 300 K
200
150
100
λem = 616 nm
400
T = 300 K
300
200
100
50
0
200
500
220
240
260
280
300
320
340
Longueur d'onde (nm)
Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
360
380
400
0
200
220
240
260
280
300
320
340
360
380
Longueur d'onde (nm)
10 400
Nanohybrides
Silice + complexe de lanthanide luminescent -‐  Resistance mécanique-‐thermique -‐  Resistance en milieu biologique -‐ Proprietés de luminescence EncapsulaFon Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
11 Synthèse de nanoparticules
Synthèse par microémulsion inverse TensioacFf Sol-‐Gel Eau AddiFon de TEOS et d’ammoniaque Cyclohexane NPs mono-‐disperses Diamètre moyen :20nm Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
12 Synthèse des hybrides
Microémulsion: + Cyclohexane TEOS Ammoniaque TensioacFf NPs sous UV (254nm) NPs avec complexe de Tb NPs avec complexe de Eu Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
Microscopie électronique 13 Fonctionnalisation des NPs
+
Espaceur: PEG -‐ polyethyleneglycol Espaceur VECTEUR Espaceur VECTEUR > Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
Espaceur 14 Vectorisation
Substrat naturel de la PSMA: N-‐acetyl-‐aspartyl-‐glutamate (NAAG) Vecteurs: analogues du NAAG pour le ciblage de la PSMA. Type de structures envisagées: Vecteur décrit dans la linérature Candidats sélecFonnés par modélisaFon moléculaire Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
15 Conclusions et perspectives
• 
Nanoparticules de silice mono-disperses synthétisées par la méthode de
microémulsion inverse.
• 
Synthèse de nombreux ligands dérivés du DPA par chimie click, et
évaluation de leurs propriétés optiques.
• 
Encapsulation de complexes de lanthanide dans les nanoparticules de
silice, et fonctionnalisation de la surface pour le greffage de vecteur.
• 
Tests biologiques en cours pour l’évaluation de la cytotoxicité et de la
pénétration cellulaire des nanoparticules.
• 
Plusieurs molécules candidates pour la vectorisation ont été
sélectionnées par modélisation.
Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
16 Remerciements
ICCF MI D. Boyer R. Mahiou GReD SEESIB J.L. Canet A. GauFer L. Nauton, V. Théry T. Geﬄaut C. Gaillard N. Candelon L. Morel Cédric Hesling CEA 17 Greffage espaceur
Espaceur: PEG -‐ polyethyleneglycol VECTEUR VECTEUR Espaceur Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013
Vecteur 18