En quelques mots…
L’objectif général de l’équipe NANSEE est de développer et de caractériser des matériaux métalliques, polymères ou semiconducteurs à l’échelle nanométrique, modifiés chimiquement en surface afin de les rendre fonctionnels et utilisables comme outils pour la bioanalyse, la nano-médecine, le stockage et/ou la production d’énergie et la dépollution de l’environnement. Les thématiques du groupe s’insèrent ainsi dans trois des principaux projets directeurs de l’IEMN (technologies pour la santé, IoT et matériaux).
Innovation dans l’imagerie biomédicale et les traitements
via des nanoparticules
Développement de formulations originales d’agents de contraste et de médicaments à partir de nanoparticules
Agents de contraste et théranostiques pour le traitement du diabète
Nous cherchons à fabriquer des nanocapsules lipidiques transportant des ions Mn2+ comme agents de contraste pour l’imagerie par résonance magnétique (IRM) afin de visualiser de façon non invasive des cellules bêta du pancréas. Ces nanocapsules doivent être fonctionnalisées avec des nanocorps afin de cibler spécifiquement les cellules bêta. Cette formulation pourrait être utilisée par les entreprises biopharmaceutiques pour l’évaluation préclinique de nouvelles thérapies visant améliorer la survie des cellules bêta pancréatiques dans les cas de diabète.
Notre perspective est justement d’insérer des médicaments dans ces nanocapsules, et de suivre l’état des cellules soignées par imagerie. Aucun médicament n’étant à ce jour en mesure d’empêcher la mort de ces cellules bêta sécrétrices d’insuline, nous sommes également actifs dans ce domaine. Notre collaboration avec l’entreprise pharmaceutique Boehringer Ingelheim a ainsi pour but de démontrer le pouvoir protecteur et régénérateur d’un peptide mimétique du facteur de croissance humain vis-à-vis des organes et cellules métaboliques. Nous travaillons également sur l’identification des nutriments protecteurs des cellules bêta pancréatiques provenant du lait maternel de femmes ayant développé un diabète de type gestationnel.
La transposition de cette formulation pour cibler d’autres organes (notamment les poumons) et maladies est à l’étude, dans le cadre plus général du développement de la médecine personnalisée et des formulations théranostiques à base de nanoparticules.
Pansements intelligents
Nous nous proposons de développer un pansement théranostique sous la forme d’un hydrogel de graphène chargé de vésicules extracellulaires riches en facteurs de croissance. En plus de détenir ces médicaments, le pansement aura la capacité de détecter la température et le pH, permettant ainsi le suivi de l’état de cicatrisation. L’intégration de nanoactionneurs électrothermiques permettra la délivrance à la demande des vésicules. Ce pansement cutané « intelligent » devrait pouvoir améliorer la cicatrisation des plaies à un stade précoce, notamment dans le cas de plaies chroniques telles que les ulcères du pied diabétique.
Détection ultrasensible
de virus à ADN double brin
Mise au point de biocapteurs à base d’interactions à l’échelle nanométrique
Avec une grande expérience dans le domaine des capteurs, notre équipe poursuit ses efforts dans le domaine biomédical pour mettre au point des solutions de diagnostic des maladies infectieuses, notamment à travers la détection des virus.
L’ARN double brin est une caractéristique de la grande majorité des infections virales, car il est produit par les virus à ARN pendant la réplication et par les virus à ADN lors de la transcription convergente. nous avons donc pour objectif de développer des outils de surveillance des ARN double brin et de valider leur application comme moyen facile, quantitatif et spécifique pour la surveillance des virus dans les organismes vivants, y compris les arthropodes et les plantes.
Le but ici est d’exploiter les propriétés de liaison à l’ARN double brin de la protéine B2 du virus Flock House ou de nanocorps spécifiques, afin de développer un dispositif portable de pointe permettant la quantification ultrasensible de l’ARN double brin par résonance plasmonique de surface, ainsi que le séquençage direct de cet ARN par nanopores (Oxford Nanopore Technologies), pour l’identification des virus en temps réel.
Production d’énergie à partir de déchets
grâce aux nanomatériaux
Synthèse et utilisation de catalyseurs nanostructurés pour la conversion électrochimique des polluants et des résidus organiques
Outre la santé, notre équipe ambitionne de développer une recherche au profit du recyclage et de la production d’énergie verte.
En combinant des études par simulation et des approches expérimentales, nous cherchons à concevoir des nanostructures plasmoniques à base de cuivre capables de générer électrochimiquement de l’acide formique (ou des ions formate), un liquide organique transporteur d’hydrogène prometteur. L’objectif est de pouvoir produire cet acide formique à la fois à la cathode et à l’anode d’un électrolyseur hybride, respectivement par l’intermédiaire de la réduction du CO2 et de l’oxydation des sucres dérivés de la biomasse.
Dans ce projet, nous ciblons des réseaux de nanotrous de Cu (fabriqués par nanolithographie ou nanoimpression par ultrasons) recouverts de nanoparticules de bismuth ou de nanofils hétérostructurés Cu/Bi, Au/Bi et Ag/Bi pour générer une bande plasmonique dans le visible.
Les performances électrochimiques seront systématiquement étudiées sans et sous irradiation de lumière solaire simulée, avec une quantification des produits générés par résonance magnétique nucléaire, chromatographie liquide et chromatographie en phase gazeuse. Une étude par spectroscopie pompe-sonde doit d’ailleurs permettre d’élucider la photoréactivité induite par les électrons chauds au cours des processus photoélectrochimiques.
Ce travail est réalisé en partenariat le laboratoire international CINTRA (fabrication d’électrodes et reformage de sucres dérivés de la biomasse), ainsi que les laboratoires LASIRE (spectroscopie d’absorption transitoire femtoseconde) et UCCS (synthèse de précurseurs dérivés de la biomasse), tous deux basés à l’Université de Lille.
