Synthèse
Réalisations pour cette catégorie
Des particules ferromagnétiques pour cibler l'action des agents anticancéreux
Section d'une microsphère de polymère
+précis +petit +efficace
Les relations structure-propriété sont au cœur de la compréhension des phénomènes physico-chimiques. À l’échelle nanométrique, un des défis réside dans la finesse requise des analyses pour déterminer précisément la structure. L’équipe du Pr. Martel, en collaboration avec l’équipe du Pr. L’Espérance, s’est penchée sur cette problématique dans le cadre du développement d’un vecteur thérapeutique localisé pour le traitement du cancer.
La stratégie anticancer adoptée a été de combiner un agent anticancéreux avec des nanoparticules ferromagnétiques dans des microparticules biodégradables pour cibler l’un des lobes du foie. Le ciblage s’effectue grâce à l’imagerie à résonance magnétique (IRM) : le mouvement des microparticules dans les vaisseaux sanguins est donc contrôlé par l’application d’un champ magnétique externe. L’avantage de la localisation est une meilleure efficacité du traitement et une réduction des effets secondaires.
L’équipement de pointe et l’expertise de l’équipe du Pr. L’Espérance ont permis la caractérisation des paramètres stéréologiques et cristallographiques des nanoparticules ainsi que leur distribution spatiale dans les microparticules. Ces données ont été exploitées pour réviser la synthèse des nanoparticules et guider le vecteur dans les vaisseaux sanguins : un progrès majeur dans ce domaine.
Références
[1] P. Pouponneau, J.-C. Leroux, G. Soulez, L. Gaboury, S. Martel, Biomaterials, 32, 3481-3486 (2011).
[2] P. Pouponneau, J.-C. Leroux, S. Martel, Biomaterials, 30, 6327-6332 (2009).
Chercheurs impliqués
Pr. G. L’Espérance et J.-P. (École Polytechnique), Pr. S. Martel et P. Pouponneau (École Polytechnique)
La contribution IRDQ
Développer un vaccin plus efficace
Observation des particles PapMV en microscopie électronique à une échelle de
0,2 μm1
+efficace +économique
Le Pr. Denis Leclerc a identifié des particules produites à partir de la protéine de la nucléocapside du virus de la mosaïque de la papaye (PapMV) qui ont des propriétés immunologiques étonnantes. Ces particules sont, entre autres, capables de bonifier la réponse immunitaire des vaccins saisonniers contre la grippe. Les études menées ont permis de démontrer que ces particules:
- contrairement aux adjuvants classiques, stimulent non seulement la réponse anticorps, mais aussi la réponse cellulaire;
- sont de ce fait utilisable potentiellement en immunothérapie (traitement du cancer);
- ne montrent aucun effet secondaire apparent même à hautes doses;
- sont particulièrement stables (conservation à long terme des vaccins).
Référence
[1] C. Savard, A. Guérin, K. Drouin, M. Bolduc, M.E. Laliberté-Gagné , M.C. Dumas, N. Majeau, D. Leclerc, Plos One, 6, e21522 (2011)
Chercheur impliqué
Pr. D. Leclerc (Université Laval)
Entreprise impliquée
Folia Biotech inc.
Des particules thermoréversibles pour la libération contrôlée de médicaments
Particules thermoréversibles monocrystallines
+efficace +performant +précis
Un composé thermoréversible est sensible à la température. Une application potentielle de cette propriété est la libération localisée de principes actifs aux sites d’inflammation dans le corps.
Pour arriver à ce type d’application, le défi est de taille : contrôler la structure de ces vecteurs afin qu’ils présentent les propriétés recherchées, notamment la température adéquate de libération du principe actif. La difficulté réside dans le nombre très limité de polymères pouvant être utilisés dans la préparation de particules thermoréversibles, rendant le contrôle des propriétés difficiles.
L’équipe du Pr. Claverie a fait une grande avancée en découvrant que le polyéthylène – polymère très commun – sous forme de particules fonctionnalisées présentent des propriétés thermoréversibles. La maîtrise du procédé de synthèse par polymérisation catalytique en émulsion permet de contrôler la structure et donc la thermoréversibilité du matériau, ouvrant la voie à des applications thérapeutiques concrètes.
Référence
[1] V.A. Kryuchkov, J.-C. Daigle, K.M. Skupov, J.P. Claverie, F.M. Winnick, JACS, 132, 44, 15573-15579 (2010)
Chercheurs impliqués
Pr. J. Claverie (UQAM) et Pr. F. Winnik (Université de Montréal)
La contribution IRDQ
Encapsulation de points quantiques pour l'imagerie biomédicale
Particules de PbS enrobées de polymère
+précis +performant
Les points quantiques sont des particules semi-conductrices utilisées dans l’imagerie biomédicale par fluorescence ex vivo. Pour envisager leur utilisation in vivo, il est nécessaire de les rendre plus spécifiques (c’est-à-dire contrôler leur conjugaison avec des ligands biologiques) et d’améliorer leur stabilité colloïdale afin de limiter leur agrégation.
Le groupe du Pr Claverie a mis au point une technique d’encapsulation de points quantiques de chalcogénures de plomb (PbS) par polymérisation RAFT (demande de brevet déposée). Le polymère synthétisé est greffé à un dispersant qui va lui-même être adsorbé par le point quantique. Il en résulte desparticules cœur-écorce (inorganique-organique) de 10 à 20 nm ayant une très bonne stabilité colloïdale et dont l’écorce peut être facilement conjuguée à des ligands biologiques. En combinant l’expertise d’imagerie de haute résolution du Pr. L’Espérance (dont l’imagerie de haute résolution à faible dose, l’imagerie de haute résolution avec agent de contraste négatif et spectroscopie des rayons X) à l’expertise du Pr Claverie, la synthèse de particules de type cœur-écorce a été démontrée.
Références
[1] J.C. Daigle, J. Claverie, Nanoencapsulation of inorganic particles - US60/972,459 –Filed in Septembre 2007.
[2] J.C. Daigle, J. Claverie, Journal of Nanomaterials, DOI:60918410.1155/2008/609184
[3] P. Das, W.H. Zhong, J. Claverie, Colloid and Polymer Science, 289, 14, 1519-1533 (2011)
Chercheurs impliqués
Pr. G. L’Espérance et J.-P. Masse (École Polytechnique), Pr. J. Claverie (UQAM)
La contribution IRDQ
De nouveaux types de DEL pour les applications d’affichage
+small +structured +efficient
Au cours des dernières années, les diodes électroluminescentes (DEL) sans phosphore et à nanofils de nitrures du groupe III ont fait l’objet d’études intensives en tant que candidates prometteuses pour les applications d’éclairage à semi-conducteurs et d’affichage couleur haute résolution. Comparativement aux DEL traditionnelles à puits quantique, les dispositifs à nanofils offrent plusieurs avantages potentiels, notamment une réduction spectaculaire des dislocations et des champs de polarisation, une tenabilité de l’émission variable des longueurs d’onde et une baisse d’efficacité négligeable par rapport aux courants d’injection élevés. Jusqu’à présent, cependant, de tels dispositifs à nanofils ne fournissent généralement qu’une très faible puissance de sortie.
Le professeur Mi et son équipe ont démontré que la cause sous-jacente de la faible puissance de sortie des DEL à nanofils est directement liée à la piètre efficacité d’injection du porteur de charges, due à la recombinaison de surface. Son équipe a poussé plus loin le développement de DEL sans phosphore comportant des nanoparticules de InGaN/GaN/AlGaN, produites sur un substrat de Si au moyen d’un procédé d’épitaxie par faisceau moléculaire et enveloppées dans une gaine, émettant de la lumière blanche et pouvant forcer le goulot d’étranglement du porteur de charges, ce qui améliore grandement la puissance de sortie. À la température ambiante, ces dispositifs peuvent fournir une puissance de sortie d’environ 5 mW, soit au moins deux ordres de grandeur de plus que les DEL qui ne comportent pas de gaine-enveloppe. En outre, de tels diodes sans phosphore émettrices de lumière blanche peuvent rendre les couleurs de façon exceptionnelle, avec un indice de ∼ 92−98, à la fois dans les zones de blanc chaud et de blanc froid, ce qui correspond à une capacité de rendu des couleurs proche de celle d’une source idéale de lumière, à savoir un corps noir.
Référence
[1] Hieu Pham Trung Nguyen , Shaofei Zhang , Ashfiqua T. Connie , Md Golam Kibria , Qi Wang , Ishiang Shih , and Zetian Mi, Nano Letter, 13 (11), 5437-5442 (2013)
Chercheur impliqué
Prof. Zetian Mi (McGill University)
La contribution IRDQ
Dispersion de nanotubes de carbone
Page couverture du journal Chem Asian J. 1
+stable +efficace +intégré
Les nanotubes de carbone sont difficilement dispersables en raison de leur tendance à s’agréger, en particulier dans les solvants non polaires. Les recherches effectuées par l'équipe du professeur Claverie a pour la première fois réussi à générer des dispersions stables de nanotube de carbone, dans les alcanes et les solvants aromatiques, sans modifier chimiquement la surface du nanotube. Pour cela, l'équipe du Pr. Claverie a démontré que le cholestérol s'adsorbe sur les surfaces des nanotubes en formant de fortes interactions de type Pi-stack. Des copolymères contenant des groupements cholestérols permettent de stabiliser les dispersions de nanotube de carbone dans toute sorte de solvant, grâce à des interactions supramoléculaires.
Référence
[1] Nguendia, J.Z. Zhong, W., Fleury, A., De Grandpré, G., Soldera, A., Sabat. R.G., Claverie J.P., Chem. Asian. J., 5, 1356-1364 (2014)
Chercheurs impliqués
Prof Jerome Claverie (UQAM)
La contribution IRDQ
Progrès en électronique moléculaire
+profitable +efficace +écologique
Les semi-conducteurs moléculaires sont en train de révolutionner la technologie et de remplacer les matériaux durs classiques actuellement utilisés dans des dispositifs tels que les cellules solaires. Le Québec compte des leaders internationaux en électronique moléculaire. Le groupe Perepichka a corrélé les principales propriétés électriques (telles que la mobilité des charges) avec la structure moléculaire sous-jacente et l’agencement à l’état solide. Cela a mené au développement de semi-conducteurs offrant une performance inégalée dans les transistors à effet de lumière, et le groupe a poussé plus loin cette approche en montrant la route à suivre en ingénierie des cristaux pour mettre au point des matériaux moléculaires à utiliser dans les cellules solaires. Dans l’industrie, les groupes Hanan et Skene collaborent avec St-Jean Photochimie pour découvrir des colorants novateurs à utiliser dans les cellules solaires. Les cellules solaires, tout comme d’autres dispositifs utilisant les couches minces des matériaux moléculaires, présentent des caractéristiques attrayantes, notamment la flexibilité et le bas coût de la fabrication à grande échelle, mais leur efficacité demeure faible. L’un des objectifs principaux du groupe Wuest est d’apprendre à optimiser l’organisation nanométrique des composants moléculaires et à faire en sorte que leur structure demeure essentiellement inchangée durant le fonctionnement des dispositifs. Faire des progrès dans ce domaine exige de fortes compétences en conception et synthèse moléculaires, ainsi qu’une connaissance approfondie des interactions moléculaires.
Chercheurs impliqués
Prof. Dmitrii F. Perepichka (McGill University), Prof. Garry S. Hanan (Université de Montréal), Prof. William Skene (Université de Montréal), and Prof. James D. Wuest (Université de Montréal)
Entreprise impliquée
Xerox, Solaris Chem, St-Jean Photochimie
contribution IRDQ
Biomatériaux polymériques et nouveaux outils de diagnostic
+précis +efficace
Pour les groupes Buschmann et Hoemann, le principal objectif de recherche est de développer des technologies basées sur la combinaison de polymères nanostructurés avec des composantes du sang afin de créer des biomatériaux hybrides servant à réparer des tissus articulaires, tels que les cartilages et les ménisques, ou à traiter l’ostéoarthrite par des injections intra-articulaires. Un contrat industriel (2,1 M$ sur 3 ans) visant à développer ces technologies a été conclu avec OrthoregeneX. De plus, ce contrat permettra la transition vers de nouvelles installations de fabrication et il facilitera l’obtention des approbations par diverses autorités réglementaires.
Biomomentum inc., une entreprise issue des travaux du groupe Buschmann, se spécialise dans les outils de diagnostic permettant d’évaluer l’état des cartilages. Elle a mis au point une sonde arthroscopique et un outil bioélectrique non invasif servant à diagnostiquer de l’extérieur l’état du cartilage articulaire, notamment celui du genou. En outre, avec le soutien du CRSNG, les groupes Buschmann et Hoemann travaillent, avec Biomomentum, à la conception d’outils de diagnostic améliorés. Une partie clé de ce travail consiste à interpréter les signaux électriques produits par les appareils de Biomomentum. Ces signaux fournissent des données histologiques, biomécaniques et biochimiques sur le cartilage articulaire, qu’il s’agit d’analyser en détail. On s’attend à ce que cette étude donne des algorithmes de diagnostic pouvant être utilisés en clinique pour déterminer l’état du cartilage malade et pour aider à prendre des décisions relatives au traitement.
Chercheurs impliqués
Prof. Michael D. Buschmann and Prof. Caroline Hoemann (École Polytechnique de Montréal)
Compagnie impliquée
Biomomentum
IRDQ's contribution
Équipement en vedette