SOMMAIRE INTRODUCTION…. l/ LES NANOMATERIAUX — ………………………. 4 Il/ APPLICATION DANS LE DOMAINE MEDICAL………………… 22 CONCLUSION………. , LEXIQUE… REMERCIMENTS ET S ANNEXE….. NOTRE PARCOURS…………. Pagel ! INTRODUCTION Ill/ LES RISQUES — .. 38 ors5 Sni* to View I 44 . …. 45 ……. 47 ….. 48 …… 49 enjeux clefs : optimiser la délivrance du médicament, en ciblant spécifiquement des tissus ou des cellules, mieux contrôler la vitesse de libération du médicament dans l’organisme, offrir des voies de détection précoce et précise des maladies.
Les applications médicales des nanotechnologies s’avèrent très prometteuses du fait de la possibilité offerte, par la miniaturisation et l’ultra-miniaturisation, d’interagir de façon objective avec des entités biologiques telles que les tissus, les cellules, ou même les molécules. En effets, les découvertes en matière d’imagerie médicale participent ? l’élaboration d’un diagnostic plus précoce. Les nanotechnologies constituent donc un véritable espoir dans le développement de nouvelles techniques médicales de diagnostic, de thérapie ou de suivi des patients.
Actuellement, la nanomédecine intervient dans plusieurs domaines : Le diagnostic qui mène à l’identification d’une maladie grâce à la détection de symptômes spécifiques de la pathologie La thérapie, traitement spécifique d’une maladie. La médecine régénérative ui vise à ermettre une régénération de tissus ou PAGF OF SS nécessaire de le situer dans son contexte historique, géographique et sociologique.
Ce que nous verrons dans un premier temps aura donc pour objet les principaux nanomatériaux utilisés dans la sphère médicale ainsi que leurs caractéristiques our ensuite aborder, dans une seconde partie, leurs différentes applications dans le but d’améliorer nos vies. Enfin nous tâcherons de mettre en lumière les éventuels risques et limites de cette nouvelle médecine. page3! l/ Les nanomatériaux Dans cette partie, nous aborderons tout d’abord la nanotechnologie qui représente les fondements de la nanomédecine. !!!!!!!!! La! nanotechnologie! Le mot nanotechnologie vient du préfixe nano- qui signifie en grec nain ou très petit.
Le nanomètre (noté nm) correspond à un mllliardième de mètre soit en écriture mathématique 10-9 mètre. A l’échelle du vivant, un nanomètre équivaut environ à la taille d’une molécule telle que la molécule d’ADN par exemple. On peut également dire qu’un nanomètre est 500 000 fois plus petit qu’un trait de st 00 fois moins épais 3 OF objectif l’étude et l’élaboration de matériaux, dispositifs ou systèmes à l’échelle nanométrique. Sur la Terre, deux types de lois physiques régissent l’ensemble des mouvements et des réactions de la matière : les lois classiques, que nous connaissons, et les lois quantiques.
Ces deux lois s’appliquent constamment mais en fonction de l’échelle où ‘on se situe (échelle humaine, échelle nanométrique, échelle des particules élémentaires comme les électrons par exemple), l’une ou l’autre est majoritaire. L’échelle du nanometre se situe à la limite entre le changement de lois physiques dominantes. Au-dessus du nanomètre, les lois physiques « classiques » sont majoritaires et les effets de la physique quantique sont très faibles. En dessous du nanomètre, la physique quantique se manifeste majoritairement et la physique classique est minoritaire.
C’est pourquoi, au nlveau du nanomètre, de nombreuses réactions totalement ifférentes de celles qui se passent à l’échelle que nous connaissons se réalisent. page4! Ainsi, les propriétés chimiques, électriques ou encore magnétiques des éléments nanométriques ne sont pa que celles que ces refroidir ? Le couper en morceaux ne change pas la quantité de viande présente dans notre assiette, mais la surface totale de ces petits morceaux est beaucoup plus importante que celle de la tranche initiale.
Les échanges de chaleur avec l’air ambiant augmentent et la viande refroidit ainsi plus vite. Si un pavé de viande de 5 cm de coté se refroidit en 100 secondes, ne fois coupé en morceaux de 500 nm de côté, il se refroidirait en 1 milliardième de seconde. Les nanotechnologies concernent donc la conception, la caractérisation, la production et l’application de structures, dispositifs et systèmes par le contrôle de la forme et de la taille à une échelle nanométrique. page5! Richa d Feynman, prix Nobel de physique en 1965, est considéré comme le fondateur des nanotechnologies.
Son intervention en 1959 devant la société américaine de physique est restée célèbre. Lors de son discours « There is Plenty of room at the bottom ! ? (« Ily a beaucoup d’espace en bas ! »), il annonce qu’a l’avenir, il sera possible d’écrire l’encyclopédie sur une tête d’épingle. Il évoque alors la découverte d’un monde loré : l’infiniment petit. PAGF s OF le microscope à effet tunnel (ou STM en anglais: Scanning Tunneling Microscope). Ce microscope grossit tellement l’image que l’échelle nanométrique est désormais observable.
Le microscope reçoit des tensions électriques de la part de l’objet observé ce qui lui permet de retracer les contours avec une résolution de 0,2 nm. Les deux chercheurs seront recomposés inq années plus tard lorsqu’ils reçurent communément le prix Nobel de physique. Mais, en 1 990, une nouvelle fois dans les laboratoires d’IBM, le microscope à force atomique (AFM en anglais) est inventé. Reconstituant l’image ? l’aide d’un laser et un miroir, l’AFM permet de manipuler et d’assembler des nanoparticules en mouvement et à l’air libre.
En déplaçant les atomes un à un, les chercheurs d’IBM ont pu écrire les trois lettres IBM en assemblant 35 atomes de xénon sur une plaque de nickel. Grâce à ces deux découvertes la fabrication d’éléments nanotechnologiques a pris n nouveau tournant. On compte d’ailleurs aujourd’hui deux techniques pour fabriquer des éléments nanotechnologiques: la voie descendante (top-down) et la voie ascendante (bottom-up). Aujourd’hui nous sommes capables de fabriquer une PAGF 6 OF SS taille nanométrique. Il s’agit de miniaturiser des objets existants, en conservant leurs propriétés, pour obtenir des objets nanoscopiques.
Ce type de fabrication implique l’utilisation d’un important morceau de matériau comme point de départ. « La voie ascendante: Cette technique consiste à assembler plusieurs particules de rès petites tailles, n’existant pas dans la nature, pour former un objet de taille nanométrique. Il en découlera des nanoobjets complètement artificiels, aux structures et propriétés inédites. La voie ascendante, la plus prometteuse, n’en est encore qu’au stade expérimental alors que la voie descendante a déjà fait ses preuves dans l’Industrie.
Le prlncipe de la nanotechnologie est, en fait, relativement simple : c’est la construction de particules selon un protocole précis à l’échelle atomique et moléculaire. Les dimensions sur lesquelles les chercheurs doivent raisonner sont donc inuscules. La nanotechnologie est donc la science de l’infiniment petit. En imaginant de construire des objets dont la taille avoisine celle d’une molécule, il apparaît possible de réduire de façon considérable la taille de nos appareils actuels. A l’échelle nanométrique, les propriétés physiques sont bouleversées: certaines apparaissent, d’autres dis méliorent ou se PAGF 7 OF SS Page7!
Le nanomonde, c’est un monde révolutionnaire où des matériaux jusqu’alors peu utilisés deviennent indispensables; c’est un monde où il serait possible de rendre les atériaux meilleurs en profitant de leurs nouvelles caractéristiques. De nouvelles perspectives s’ouvrent alors à la science ce qui révolutlonnerait notre vie quotidienne dans de nombreux domaines. Par ailleurs, son ultime instrument sera le nano robot médical, un robot de la taille d’une bactérie, mais constitué de composants moléculaires comparables aux mécanismes, rouages et roulements que nous connaissons.
Même si cette idée peut paraitre surprenante, ce chirurgien mécanique (nano robot) injecté dans une veine se déplacerait vers le cœur afin d’inspecter l’organe concerné. Il pourrait découvrir quelle valve a un problème, et inciser l’organe. D’autres micros machines pourraient être en permanence Incorporees a l’organisme afin d’assister des organes en dysfonctionnement. La capacité ? construire des nano robots bon marché et en quantité thérapeutique suffisante devrait révolutionner la pratique de la médecine.
Des performances accrues sont possibles, 1 000 fois supérieures aux fonctions équivalentes des systèmes biologiques naturels. Les médecins avant-gardistes utilisent déj? des nano sondes PAGF 8 OF SS propriétés entièrement nouvelles. Le carbone sous forme de ine de crayon est tendre et malléable alors que les nanofibres de carbone sont beaucoup plus résistantes que l’acier. L’aluminium sous forme de nanopoudre peut exploser spontanément et pourrait être utilisé comme carburant pour les fusées.
De manière générale, plus les matériaux sont petits, plus ils réagissent vite et violemment. » (Source : Environnement 2/06 publié par l’Office fédéral suisse de l’environnement – « L’infiniment petit en question ») Page8! » Les! principaux! nanomatériaux! utilisés! en! médecine! Depuis toujours, l’homme manipule les matériaux qui constituent e monde qui l’entoure. De la découverte du feu à la deuxième révolution industrielle, l’homme ne cesse d’innover pour changer et améliorer son mode de vie.
Le XXIème siècle est enclin à devenir un véritable tournant dans l’histoire de la science et de la technologie. En effet, l’homme est maintenant capable de manipuler des nanoparticules, éléments d’une taille infime qui sont la base d’une réelle avancée scientifique. Les nanomatériaux présentent certaines propriétés les rendant potentiellement intéressants pour la méde PAGF g OF SS et 100 nm » En 2012, des nanotechnologies et certains nanomatériaux sont déjà utilisés dans divers domaines, dont dans celui des médlcaments et de la médecine.
Nous analyserons dans cette partie les nanomatériaux les plus prometteurs dans le domaine médical. Les dendrimères sont une nouvelle catégorie de polymère. Vous ne savez peut-être pas non plus ce que sont les polymères et pourtant ils existent depuis très longtemps et nous les utilisons au quotidien. Ce sont des macromolécules qui résultent de l’enchaînement covalent de motifs de répétition identiques ou différents les uns des autres. Ces motifs de répétition sont appelés monomères.
La masse molaire de ces molécules peut atteindre 10 000 g/mol ! Les liaisons covalentes constituant le squelette macromoléculalre sont le plus souvent des liaisons carbone-carbone (c’est le cas des sacs en plastique qui sont en polyéthylène ou en polypropylène). Ces liaisons peuvent également résulter de la liaison d’atomes de carbone avec d’autres atomes, notamment l’oxygène pour faire, par exemple, des polyesters utilisés dans les textiles ou l’azote pour créer des polyamides notamment employés dans l’industrie automobile. paGF 10 SS E! LAMEDECINE!