•Notícia
Compartir
Una investigació de l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), de la UPC, en l'avantguarda de la ciència encara en fase experimental
L'ICFO fa una recerca sobre com les nanopartícules d'or il·luminades amb làser podrien detectar i tractar el càncer
L'investigador és Romain Quidant, guardonat amb el Fresnel 2009 com a millor jove investigador en l'àmbit fotònica.
09/07/2009
Romain Quidant, guanyador del premi Fresnel 2009 com a millor jove investigador en l'àmbit de la fotònica, treballa en l'ús de nanopartícules d'or il·luminades amb làser per la detectar i el tractament del càncer . Quidant és investigador ICREA (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats) de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i fellow de la Fundació Cellex de Barcelona.
Gotes d'or per cremar tumors
Quidant és un dels líders d'una estratègia revolucionària contra el càncer anomenada oncologia plasmònica, un programa de recerca pioner en què treballa gràcies al suport de la Fundació Cellex de Barcelona. Consisteix a introduir nanopartícules d'or en les cèl·lules tumorals i, posteriorment, aplicar-hi un làser que, gràcies als fenòmens descoberts per aquest investigador d'origen francès, escalfaria les nanopartícules fins al punt que les cèl·lules malaltes es cremarien completament.
Les nanopartícules són estructures metàl·liques de solament una milionèsima part d’un metre, d’un diàmetre deu mil vegades inferior al d'un cabell. La revolució del seu ús és que es poden dissenyar de manera que s'introdueixin selectivament al cos del pacient, és a dir que penetrin exclusivament a les cèl·lules malaltes. D'aquesta manera, el tractament afectaria exclusivament els teixits tumorals, sense danyar els sans, al contrari del que passa actualment amb la quimioteràpia o la radioteràpia.
El sistema es fonamenta en l'habilitat dels investigadors de dur a terme enginyeria de les nanopartícules de manera que, primerament, sàpiguen reconèixer les cèl·lules malaltes i, en segon lloc, es converteixin en unes excel·lents nanofonts de calor. El primer resultat s'obté revestint les nanopartícules de molècules que detecten i penetren a les cèl·lules. El segon, dissenyant les estructures metàl·liques minúscules de manera que la seva forma optimitzi la generació de calor en resposta a la il·luminació externa.
El sistema es fonamenta en l'habilitat dels investigadors de dur a terme enginyeria de les nanopartícules de manera que, primerament, sàpiguen reconèixer les cèl·lules malaltes i, en segon lloc, es converteixin en unes excel·lents nanofonts de calor. El primer resultat s'obté revestint les nanopartícules de molècules que detecten i penetren a les cèl·lules. El segon, dissenyant les estructures metàl·liques minúscules de manera que la seva forma optimitzi la generació de calor en resposta a la il·luminació externa.
El projecte encara està en fase de recerca i es desenvolupa en col·laboració amb especialistes en medicina i biologia. Un dels moments clau del procés de recerca és la selecció, per a la posterior inserció, de les partícules en les cèl·lules malaltes, així com la minimització de la seva toxicitat. En principi, l'or és biocompatible i s'evacua fàcilment pels fluids corporals, però els investigadors han d'assegurar-se que la química implicada en el procés no afecti les cèl·lules.
Un nanolaboratori en una gota de sang
La interacció entre la llum i la nanoestructura d’or no solament és útil per al tractament, sinó també per al diagnòstic del càncer. Romain Quidant està treballant en un xip que integri una multitud de nanoestructures metàl·liques capaces d'enviar un senyal lluminós quan entren en contacte amb marcadors del càncer. Aquest nanolaboratori faria moltes anàlisis en paral·lel a partir d'una sola gota de sang. Cada nanoestructura metàl·lica està revestida de molècules (receptors) capaces de reconèixer i atrapar un marcador del càncer específic. Quan això passa, la nanoestructura respon a la il·luminació externa de manera diferent que quan es queda sense atrapar cap marcador.
En aquesta línia de treball, l'equip que lidera Romain Quidant ja ha desenvolupat un prototip de nanosensor pensat per detectar substàncies dopants a la sang, com ara els esteroides que utilitzen alguns esportistes.
Els avantatges principals d'aquest tipus de dispositiu són la mida tan petita, que en facilitaria l’ús, per exemple, en països en vies de desenvolupament on no hi ha laboratoris, i la seva gran sensibilitat, que permetria detectar un càncer en un nivell de desenvolupament molt primerenc, quan la densitat de marcadors és molt baixa.
Quidant preveu que el detector estarà a punt la pròxima dècada i que les seves aplicacions aniran des del control agroalimentari fins a la detecció de substàncies industrials perilloses.
La plasmònica: de les vidrieres gòtiques al laboratori
La disciplina subjacent a la majoria dels descobriments de Romain Quidant és la plasmònica. Aquest és, precisament, l’ingredient secret que, per exemple, confereix un color tan especial a les vidrieres de les catedrals. De fet, aquestes vidrieres contenen pols de metall molt fina. La interacció de la llum amb els electrons del metall d'una nanopartícula metàl·lica genera unes ressonàncies, anomenades plasmons, que tenen comportaments sorprenents, com ara la capacitat d'emetre llum i calor de manera controlada.
Aquest fenomen físic de base és la resposta òptica de les nanopartícules metàl·liques quan se'ls envia una determinada llum. Per a un tipus de llum ben definit, la nanopartícula té una ressonància òptica que, d’una banda, genera un camp de llum molt intens i concentrat en la seva superfície i, de l’altra, produeix l'escalfament de la partícula. El plasmó és aquest efecte de ressonància que caracteritza la interacció de la llum amb aquestes nanopartícules i que produeix tant el camp intens i localitzat com l'escalfament.
Aquest fenomen físic de base és la resposta òptica de les nanopartícules metàl·liques quan se'ls envia una determinada llum. Per a un tipus de llum ben definit, la nanopartícula té una ressonància òptica que, d’una banda, genera un camp de llum molt intens i concentrat en la seva superfície i, de l’altra, produeix l'escalfament de la partícula. El plasmó és aquest efecte de ressonància que caracteritza la interacció de la llum amb aquestes nanopartícules i que produeix tant el camp intens i localitzat com l'escalfament.
La fotònica
Des dels miralls que Arquimedes va utilitzar per cremar els vaixells enemics, fins als làsers utilitzats en el diagnòstic i la teràpia d’avui dia, la història tecnològica de la llum ha estat l'aventura de transformar una entitat intangible i fugaç en una eina poderosa i versàtil.
Avui, la llum representa una eina imprescindible: per siluetar peces industrials; per analitzar substàncies químiques; per operar la miopia, les pigues o la pèrdua de color de la pell; com a font d'energia neta... Les seves aplicacions es troben en moltes situacions de la vida quotidiana: Internet de banda ampla, els lectors de CD i de codis de barres, les impressores, fins i tot els raigs de llum dels concerts, etc.
La llum és una eina de frontera. Les seves aplicacions futures inclouen els ordinadors quàntics i la criptografia supersegura, així com les noves tecnologies nanomètriques i els sistemes mínimament invasius que interactuen amb la matèria viva.
Avui, la llum representa una eina imprescindible: per siluetar peces industrials; per analitzar substàncies químiques; per operar la miopia, les pigues o la pèrdua de color de la pell; com a font d'energia neta... Les seves aplicacions es troben en moltes situacions de la vida quotidiana: Internet de banda ampla, els lectors de CD i de codis de barres, les impressores, fins i tot els raigs de llum dels concerts, etc.
La llum és una eina de frontera. Les seves aplicacions futures inclouen els ordinadors quàntics i la criptografia supersegura, així com les noves tecnologies nanomètriques i els sistemes mínimament invasius que interactuen amb la matèria viva.
Romain Quidant
Romain Quidant (Dijon, França, 1975) es va doctorar el 2002 en Físiques a la Universitat de Borgonya (Dijon). Abans de llegir la tesi doctoral, ja tenia ofertes de quatre centres europeus de primer nivell que volien incorporar-lo a les seves files, però va escollir l'Institut de Ciències Fotòniques (UPC). Actualment és investigador ICREA, Cellex fellow, i líder del grup de nanofotònica plasmònica a l'ICFO. Dirigeix un equip internacional de 15 persones que investiga les propietats òptiques i tèrmiques de les nanoestructures metàl·liques per a aplicacions biomèdiques.
La seva recerca es desenvolupa gràcies a la col·laboració de la Fundació Cellex de Barcelona.
Així mateix, l'investigador col·labora activament amb l'empresa Endor Nanotechnologies, en aplicacions de la plasmònica en el camp de la cosmètica i la dermatologia. Quidant és autor de 50 articles científics i ha estat ponent convidat a més de 20 conferències internacionals.
És el guanyador del premi europeu Fresnel Prize 2009. Al juny, la European Physical Society li ha atorgat aquest guardó, en la categoria de Ciència Aplicada, que reconeix els millors investigadors més joves de 35 anys en Òptica i Electrònica Quàntica. És la primera vegada que aquest prestigiós premi recau en un científic que treballa a Espanya.
La seva recerca es desenvolupa gràcies a la col·laboració de la Fundació Cellex de Barcelona.
Així mateix, l'investigador col·labora activament amb l'empresa Endor Nanotechnologies, en aplicacions de la plasmònica en el camp de la cosmètica i la dermatologia. Quidant és autor de 50 articles científics i ha estat ponent convidat a més de 20 conferències internacionals.
És el guanyador del premi europeu Fresnel Prize 2009. Al juny, la European Physical Society li ha atorgat aquest guardó, en la categoria de Ciència Aplicada, que reconeix els millors investigadors més joves de 35 anys en Òptica i Electrònica Quàntica. És la primera vegada que aquest prestigiós premi recau en un científic que treballa a Espanya.
Segueix-nos a Twitter
