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Un balai spécial artères

Florence Martinache

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Un balai spécial artères

Lors de l'expérience, une dendrite de zinc d'une centaine de microns, a été mue dans un capillaire. Cependant d'autres métaux et matériaux polarisables peuvent être utilisés et l'objet peut être de taille nanométrique.

© © CNRS

Des chercheurs du CNRS ont imaginé un nouveau système pour mouvoir dans le corps des micro-objets à base de sels métalliques. Des applications se profilent dans le domaine cardiovasculaire.

Déboucher une artère en faisant circuler un micro-objet qui disparaîtrait de lui-même une fois sa tâche accomplie... L'idée est séduisante, et pas totalement saugrenue. Mise au point par des chercheurs de l'Institut des sciences moléculaires de Bordeaux, une technique de déplacement de micro-objets ouvre en effet de nouvelles perspectives en la matière. Ces scientifiques ont abordé le déplacement de micro-objets, ou particules, avec une approche peu conventionnelle. « Normalement lorsque l'on déplace un objet, il bouge vraiment physiquement d'un endroit A à un endroit B. Or, dans notre type de déplacement l'objet se meut en se détruisant et en se reconstruisant en permanence », explique Alexander Kuhn, chercheur à l'origine de cette idée. Le principe de ce déplacement se fonde en effet sur l'électrochimie bipolaire. Le micro-objet est placé dans une solution aqueuse puis soumis à un champ électrique. Ce champ va alors le polariser, c'est-à-dire créer une différence de potentiel entre ses deux extrémités : celle proche de l'électrode positive va se charger négativement et vice-versa. Si la différence de potentiel est suffisamment élevée, des réactions d'oxydo-réductions vont alors accomplir le reste. Du côté polarisé positivement, une réaction d'oxydation, perte d'électrons, va dissoudre l'objet. De l'autre côté, il va se reconstituer en réduisant, gain d'électrons, les ions mis en solution. Ainsi, « ce n'est pas tout à fait le même objet qui part du point A et qui arrive au point B. On pourrait dire que c'est un objet virtuel parce qu'il n'est pas constitué des mêmes atomes au départ et à l'arrivée », souligne Alexander Kuhn. Pour autant, aucune matière n'est perdue au cours de l'opération car les deux réactions sont couplées : quand un atome est dissous d'un côté, les électrons libérés vont être réutilisés de l'autre côté pour en redéposer un autre. « Ceci dit, des réactions parasites peuvent apparaître à la surface de la particule. On peut même utiliser ces effets de manière volontaire pour faire disparaître l'objet à la fin de son action, en changeant de manière intelligente le milieu », rajoute le scientifique. Par exemple, en jouant sur le pH, on peut favoriser la réduction des protons plutôt que la réduction du matériau de l'objet. A ce moment-là, la particule va continuer à se détruire d'un côté mais va de l'autre générer de l'hydrogène au lieu de reconstituer l'objet. La particule finira donc par disparaître.

Une technique avantageuse

Cette propriété est l'un des intérêts de la technique. Un autre est qu'elle ne nécessite aucun carburant pour faire avancer la particule. Il existe en effet d'autres techniques, mais dont la mise en œuvre requiert l'ajout et la consommation d'un produit chimique. Par exemple, une bille de silice recouverte partiellement de platine sera mue par des bulles de gaz lors de l'ajout d'eau oxygénée. Ou encore, la digestion de glucose par des enzymes va servir à créer un gradient de pH le long duquel un objet se déplacera. Le troisième avantage évident, identifié par le chercheur, concerne la nature même du déplacement. Comme dans les autres méthodes basées sur des champs, la vitesse et la direction de la particule sont contrôlées par le champ électrique. « Mais ce qui nous distingue des autres mécanismes, c'est que si l'on place un obstacle sur le chemin de l'objet, celui-ci va adapter sa morphologie à l'obstacle pour le contourner. Cela donne une flexibilité en termes d'adaptation à des contraintes extérieures », précise Alexander Kuhn. Si le scientifique insiste sur les différences de sa technique avec les autres, c'est qu'il en existe pléthore. « C'est un sujet assez chaud, explique-t-il, au début, il y avait la mode du « faire » des micro ou nano-particules avec un design assez sophistiqué. Et depuis une dizaine d'années, la nouvelle question c'est « comment » on arrive à les manipuler et les déplacer de façon contrôlée dans l'espace. » Cette méthode de destruction-reconstitution pourrait être une bonne candidate pour des applications médicales et pharmaceutiques. « Ce n'est pas pour demain », insiste Alexander Kuhn, mais on pourrait imaginer générer un objet en se servant des sels métalliques contenus dans le corps et utiliser ce type d'objet pour nettoyer l'intérieur des artères, par exemple. La particule effectuerait des allers-retours tel un balai et, une fois son travail effectué, serait dissoute et éliminée par voie naturelle. Autre application envisageable dans le futur : un ciblage très fin dans la délivrance de médicaments. La particule propulserait cette fois un médicament avant de se dissoudre une fois la livraison effectuée.

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