BENGALURU : Dans une étude récente, des chercheurs de l’Indian Institute of Science’s (IISc) le département de chimie organique (OC) et le centre de recherche sur les matériaux (MRC) montrent que les modifications de surface du bisulfure de molybdène bidimensionnel (un composé inorganique composé de molybdène et de soufre) ou des nanofeuilles 2D-MoS2 peuvent les rendre très efficaces pour des applications telles que l’administration de médicaments aux cellules malades.
Les chercheurs ont modifié la surface des nanofeuilles 2D-MoS2 avec des ligands thiols (contenant du soufre) et ont découvert que ces thiols peuvent être échangés avec des thiols naturels dans les systèmes biologiques, ce qui pourrait permettre la libération de médicaments attachés à ces nanofeuilles. Ces nanofeuilles chimiquement modifiées se sont également avérées sûres à utiliser à l’intérieur des cellules vivantes.
« Notre étude montre que l’échange de thiols sur des nanofeuillets 2D-MoS2 est efficace et que le nanomatériau est stable en présence de diverses biomolécules. Il s’agit d’une observation importante car elle rendra ce nanomatériau très bénéfique pour les applications biomédicales telles que l’administration de médicaments », a déclaré Mrinmoy De, professeur agrégé, département d’OC et auteur principal de l’étude publiée dans ACS Nano.
L’équipe a d’abord utilisé un thiol fluorescent appelé bore-dipyrrométhène (BOD-SH) pour modifier la surface des nanofeuillets 2D-MoS2 afin d’en créer une version fonctionnalisée (BOD-MoS2). Ensuite, ils ont testé la possibilité d’un échange thiol-thiol sur BOD-MoS2 en utilisant du glutathion (GSH) – un thiol naturel trouvé en abondance dans les cellules cancéreuses.
Ils ont découvert que les molécules de GSH échangeaient leurs places avec le BOD-SH à la surface de la nanofeuille – un processus qu’ils ont confirmé à l’aide de techniques de fluorescence.
« Lorsque les chercheurs ont attaché un médicament anticancéreux nommé doxorubicine (DOX) à la surface de la nanofeuille, ils ont découvert que l’échange de thiol pouvait également se produire entre le GSH et le DOX, permettant DOX se faire déposer sur le site malade. Parce que l’échange ne se produit qu’en présence de fortes concentrations de GSH trouvées dans les cellules malades, des médicaments comme le DOX peuvent être administrés spécifiquement aux cellules cancéreuses sans affecter les cellules normales, ce qui peut également potentiellement réduire les effets secondaires », a déclaré l’IISc.
Les nanomatériaux doivent généralement être modifiés ou personnalisés en fonction de l’application pour améliorer leur efficacité. Généralement, ils sont modifiés chimiquement par un processus appelé fonctionnalisation, qui consiste à fixer des ligands (petites ou grandes molécules) à la surface du nanomatériau.
« Les efforts précédents se sont concentrés sur l’utilisation de nanoparticules d’or pour de telles applications biomédicales, selon les chercheurs, mais ces nanoparticules sont coûteuses et ont une efficacité limitée en raison de leur non-sélectivité entre les monothiols et les disulfures », a déclaré l’IISc.
Pradipta Behera, chercheuse postdoctorale à l’IISc et première auteure de l’étude, a déclaré que leurs expériences montrent que les nanofeuilles 2D-MoS2 peuvent être un substitut efficace aux nanoparticules d’or, et qu’elles seront grandement bénéfiques dans le domaine de la nanomédecine.
Les nanofeuilles de MoS2 se sont révélées stables en présence de biofluides. Ils ont également une surface plus élevée que les nanoparticules d’or, ce qui signifie qu’ils peuvent être plus efficaces. À l’avenir, a déclaré l’IISc, l’équipe prévoit de travailler sur l’amélioration de la stabilité du nanomatériau en présence de divers liquides contenant du thiol et d’explorer d’autres approches de modification de surface pour personnaliser les nanofeuilles pour d’autres applications.
« Ce travail sur les nanofeuilles 2D-MoS2 peut être développé à l’avenir comme une alternative aux applications de délivrance d’ARN et d’ADN, ce qui peut être utile pour détecter et traiter des infections telles que Covid-19 », a ajouté Behera.
Les chercheurs ont modifié la surface des nanofeuilles 2D-MoS2 avec des ligands thiols (contenant du soufre) et ont découvert que ces thiols peuvent être échangés avec des thiols naturels dans les systèmes biologiques, ce qui pourrait permettre la libération de médicaments attachés à ces nanofeuilles. Ces nanofeuilles chimiquement modifiées se sont également avérées sûres à utiliser à l’intérieur des cellules vivantes.
« Notre étude montre que l’échange de thiols sur des nanofeuillets 2D-MoS2 est efficace et que le nanomatériau est stable en présence de diverses biomolécules. Il s’agit d’une observation importante car elle rendra ce nanomatériau très bénéfique pour les applications biomédicales telles que l’administration de médicaments », a déclaré Mrinmoy De, professeur agrégé, département d’OC et auteur principal de l’étude publiée dans ACS Nano.
L’équipe a d’abord utilisé un thiol fluorescent appelé bore-dipyrrométhène (BOD-SH) pour modifier la surface des nanofeuillets 2D-MoS2 afin d’en créer une version fonctionnalisée (BOD-MoS2). Ensuite, ils ont testé la possibilité d’un échange thiol-thiol sur BOD-MoS2 en utilisant du glutathion (GSH) – un thiol naturel trouvé en abondance dans les cellules cancéreuses.
Ils ont découvert que les molécules de GSH échangeaient leurs places avec le BOD-SH à la surface de la nanofeuille – un processus qu’ils ont confirmé à l’aide de techniques de fluorescence.
« Lorsque les chercheurs ont attaché un médicament anticancéreux nommé doxorubicine (DOX) à la surface de la nanofeuille, ils ont découvert que l’échange de thiol pouvait également se produire entre le GSH et le DOX, permettant DOX se faire déposer sur le site malade. Parce que l’échange ne se produit qu’en présence de fortes concentrations de GSH trouvées dans les cellules malades, des médicaments comme le DOX peuvent être administrés spécifiquement aux cellules cancéreuses sans affecter les cellules normales, ce qui peut également potentiellement réduire les effets secondaires », a déclaré l’IISc.
Les nanomatériaux doivent généralement être modifiés ou personnalisés en fonction de l’application pour améliorer leur efficacité. Généralement, ils sont modifiés chimiquement par un processus appelé fonctionnalisation, qui consiste à fixer des ligands (petites ou grandes molécules) à la surface du nanomatériau.
« Les efforts précédents se sont concentrés sur l’utilisation de nanoparticules d’or pour de telles applications biomédicales, selon les chercheurs, mais ces nanoparticules sont coûteuses et ont une efficacité limitée en raison de leur non-sélectivité entre les monothiols et les disulfures », a déclaré l’IISc.
Pradipta Behera, chercheuse postdoctorale à l’IISc et première auteure de l’étude, a déclaré que leurs expériences montrent que les nanofeuilles 2D-MoS2 peuvent être un substitut efficace aux nanoparticules d’or, et qu’elles seront grandement bénéfiques dans le domaine de la nanomédecine.
Les nanofeuilles de MoS2 se sont révélées stables en présence de biofluides. Ils ont également une surface plus élevée que les nanoparticules d’or, ce qui signifie qu’ils peuvent être plus efficaces. À l’avenir, a déclaré l’IISc, l’équipe prévoit de travailler sur l’amélioration de la stabilité du nanomatériau en présence de divers liquides contenant du thiol et d’explorer d’autres approches de modification de surface pour personnaliser les nanofeuilles pour d’autres applications.
« Ce travail sur les nanofeuilles 2D-MoS2 peut être développé à l’avenir comme une alternative aux applications de délivrance d’ARN et d’ADN, ce qui peut être utile pour détecter et traiter des infections telles que Covid-19 », a ajouté Behera.