Matériaux organiques et biologiques
Réalisations pour cette catégorie
Des vescicules sensibles au pH pour la libération contrôlée de médicaments
Modulation de vesicules par changement de pH
+petit +précis
Les polymersomes (équivalents synthétiques des liposomes) sont des vésicules à l’échelle nanométrique dont l’écorce permet de protéger le contenu (médicaments par exemple) avant leur libération.
L’équipe du Pr. Eisenberg a mis au point une nouvelle structure de polymersome basée sur un polymère tribloc (PEG-b-PS-b-PDEA). Les analyses cryogéniques du microscope électronique en transmission ont démontré la modulation de la perméabilité et de l’épaisseur de la paroi en fonction du pH, ouvrant la voie à la libération contrôlée de médicaments.
Référence
[1] S. Yu, T. Azzam, I. Rouiller et A. Eisenberg, Journal of the American Chemical Society, 131, 10557-10566 (2009).
Chercheurs impliqués
S. Yu, T. Azzam, Pr. I. Rouiller et Pr. A. Eisenberg (Université McGill)
La contribution IRDQ
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
Caméra térahertz pour l'imagerie
+efficace +performant
Le projet vise à développer un réseau de détecteurs de type antenne photoconductrice sur semiconducteur absorbant à 1550 nm, pour pouvoir faire de l'imagerie THz avec une résolution sub-micron. Ce type de caméra est d'un grand intérêt pour l'imagerie biomédicale. En une année, des progrès intéressants ont été obtenus tant au niveau de la capacité de contrôle du faisceau IR qui sondera séquentiellement chaque pixel de la caméra, qu'au niveau de la fabrication des détecteurs. Différentes géométries d'antennes sont présentement testées dans le but d'améliorer le rapport signal sur bruit des mesures. Les compagnies Honeywell et TeTech Inc. participent activement et suivent de près les développements de ce projet. Ces activités de recherche, appuyées par deux partenaires industriels, sont présentement financés principalement par une subvention stratégique du CRSNG.
Chercheur impliqué
Pr. Denis Morris (Université de Sherbrooke)
Compagnie impliquée
Honeywell et Tetech
La contribution IRDQ
Mesure d'impulsion 2
+précis +performant
L’objectif de ce projet est de développer une source X femtoseconde compacte à haut flux, s’étendant vers la région spectrale du keV, et de nouvelles méthodes de caractérisation spatio-temporelle du rayonnement X. Au cours des trois dernières années, l’équipe du professeur Légaré a étudié la génération d’harmoniques élevés (GHE) dans des systèmes atomiques et moléculaires, afin d’optimiser le flux d’harmoniques ainsi que l’extension du spectre vers le keV d’énergie de photons. L’équipe a désormais une source X femtoseconde unique au Canada dont le spectre s’étend dans la fenêtre spectrale de l’eau (284 à 543 eV). De plus, une nouvelle source laser parfaitement adaptée à la GHE a été développée, et dont la propriété intellectuelle a été protégée par l’INRS. Un spin-off a été créé afin de commercialiser la nouvelle source laser, Few-Cycles Inc.
Références
[1] Kyung Taec Kim, Chunmei Zhang, Andrew D. Shiner, Bruno E. Schmidt, François Légaré, D. M. Villeneuve, P. B. CorkumK. T. Kim, Nature Photonics, 7, 958-962 (2013)
[2] Bruno E. Schmidt, Nicolas Thiré, Maxime Boivin, Antoine Laramée, François Poitras, Guy Lebrun, Tsuneyuki Ozaki, Heide Ibrahim, François Légaré, Nature Communications, 5, 3643 (2014)
[3] Brevet CA2,845,245, EP12823509, US14/238,792, Date d’enregistrement : 13 février 2014.
Chercheurs impliqués
Pr. Légaré (INRS-ÉMT), M. Corkum (NRC and University of Ottawa)
Compagnie impliquée
Few-Cycles inc.
La contribution IRDQ
Nouveau système facilitant l'étude de neurones
+structuré +rapide
L’étude de la migration dirigée de cellules en réponse à des stimuli de surface est appelée haptotaxie et elle a débuté en 1967. Cependant, dans ce domaine, il manque encore un cadre conceptuel et des normes pour comparer les études. Par conséquent, bien des conclusions auxquelles ont mené des études antérieures peuvent être trompeuses. En proposant des concepts tels que ceux de surface de référence, d’affinité entre cellule et surface et de courbes de liaison affinitaire entre cellule et surface, le chercheur a élaboré un cadre qui facilite la normalisation, ce qui permettra de comparer quantitativement les études et d’aborder sous un angle nouveau l’interprétation ou la réinterprétation des études passées et futures.
Une méthode d’engrammation par contact, inédite et peu coûteuse, a été mise au point. Elle permet de réaliser des milliers d’engrammes composés de divers motifs, comme ceux dont on a besoin pour les études de migration dirigée de cellules. Parallèlement, l’équipe a développé la mise en application du concept de gradient numérique nanopoint (GNN), ce qui a accru de deux ordres de grandeur la portée dynamique des gradients numériques de surface, de sorte que cette portée correspond maintenant aux ordres de grandeur 3 ou 4 que l’on trouve in vivo. La méthode a été utilisée pour produire un réseau de 100 GNN, incluant de nouveaux gradients randomisés et non monotones, pour un total de 57 millions de points qui peuvent être engrammés en 30 secondes. Des milliers d’engrammes ont été réalisés et utilisés pour étudier la migration dirigée des neurones. Les résultats aideront à découvrir de nouvelles facettes de la migration neuronale, et nous nous en servons déjà pour calibrer des modèles de migration des cellules en collaboration avec le Professeur A. Faisal (Imperial College).
Références
[1] S. G. Ricoult, M. Pla-Roca, R. Safavieh, G. M. Lopez-Ayon, P. Grütter, T. E. Kennedy, and D. Juncker, Small, 9, 3308 – 3313 (2013).
Chercheurs
Pr. Junker, Pr. Grütter et Pr. Kennedy (McGill University)
IRDQ contribution
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
Capteurs pour analyses médicales ou environnementales rapides
+rapide +efficace
La médecine moderne s’oriente vers les plans de traitement personnalisés. Elle a donc besoin d’outils analytiques pour surveiller et suivre les réactions des patients durant les traitements. Actuellement, en chimiothérapie, les patients reçoivent des cocktails de médicaments selon un calendrier statistiquement prédéterminé par les réactions d’une multitude de patients ayant été traités dans le passé. Ce protocole n’est pas optimal. Un agent chimiothérapeutique clé, le méthotrexate, a une marge thérapeutique étroite : de faibles concentrations sont inefficaces dans le traitement du cancer, tandis que de fortes concentrations présentent un degré de toxicité inacceptable pour le patient. Les groupes Masson et Pelletier développent des biocapteurs dans lesquels des nanoparticules d’or aux caractéristiques bien connues sont disposées sur un substrat de verre de façon à former des bandelettes de test colorimétrique destinées à détecter en quelques minutes, par résonance plasmonique de surface (RPS), la présence de méthotrexate. Le schéma de détection du méthotrexate a été validé au moyen d’un prototype RPS, un instrument qui fait maintenant l’objet d’essais cliniques sur des patients subissant une chimiothérapie.
L’Institut Mérieux et l’entreprise BioMérieux accordent leur appui à ces travaux. Actuellement, on travaille également au développement de capteurs du même type permettant de réaliser des analyses environnementales rapides, en collaboration avec Recherche et développement pour la défense Canada. Un instrument prototype pour analyser le méthotrexate a été fabriqué et testé. Il a été démontré que ce nouvel instrument est plus rapide, plus économique et plus facile à utiliser que les instruments couramment employés. Des études cliniques de l’instrumentation sont en cours.
Chercheurs impliqués
Prof. Jean-François Masson and Prof. Joëlle Pelletier (Université de Montréal)
La contribution IRDQ
Équipement en vedette