Nel gennaio 2009, la vita dell'ingegnere Michel Meunier, professore al Polytechnique Montréal, cambiato radicalmente. Come altri, aveva osservato che l'impulso estremamente breve di un laser a femtosecondi poteva far apparire buchi di dimensioni nanometriche nel silicio quando era coperto da nanoparticelle d'oro. Ma questo ricercatore, riconosciuto a livello internazionale per le sue competenze nel laser e nelle nanotecnologie, decise di fare un passo avanti con quella che allora era solo una curiosità di laboratorio. Si chiese se fosse possibile passare dal silicio alla materia vivente, da inorganico a organico. Potrebbero le nanoparticelle d'oro e il laser a femtosecondi, questo "bisturi leggero, "riprodurre lo stesso fenomeno con le cellule viventi?

Il professor Meunier ha iniziato a lavorare sulle cellule in vitro nel suo laboratorio Polytechnique. La sfida era fare un'incisione nanometrica nella membrana extracellulare delle cellule senza danneggiarla. Utilizzando nanoparticelle d'oro che hanno agito come "nanolenti, " Il professor Meunier si rese conto che era possibile concentrare l'energia luminosa proveniente dal laser a una lunghezza d'onda di 800 nanometri. Poiché l'assorbimento di energia da parte delle cellule a questa lunghezza d'onda è molto ridotto, la loro integrità è preservata. Missione compiuta!

Sulla base di questa constatazione, Il professor Meunier ha deciso di lavorare sulle cellule in vivo, cellule che fanno parte di una complessa struttura cellulare vivente, come l'occhio per esempio.

L'occhio e il bisturi leggero

Nell'aprile 2012, Il professor Meunier ha incontrato Przemyslaw Sapieha, oculista di fama internazionale, particolarmente riconosciuto per il suo lavoro sulla retina. "Mike", mentre passa, è professore nel Dipartimento di Oftalmologia dell'Université de Montréal e ricercatore presso il Centre intégré universitaire de santé et de services sociaux (CIUSSS) de l'Est-de-l'Île-de-Montréal. Ha immediatamente visto le potenzialità di questa nuova tecnologia e tutto ciò che si potrebbe fare nell'occhio se si potesse bloccare l'effetto a catena che si verifica a seguito di un innesco che porta al glaucoma o alla degenerazione maculare, Per esempio, iniettandosi droghe, proteine ​​o addirittura geni.

L'uso di un laser a femtosecondi per trattare l'occhio, un organo altamente specializzato e fragile, è molto complesso, però. L'occhio fa parte del sistema nervoso centrale, e quindi molte delle cellule o famiglie di cellule che lo compongono sono neuroni. E quando un neurone muore, non si rigenera come fanno le altre cellule. Il primo compito di Mike Sapieha è stato quindi quello di garantire che un laser a femtosecondi potesse essere utilizzato su uno o più neuroni senza danneggiarli. Questo è ciò che viene definito "prova del concetto".

Verifica teorica

Mike e Michel hanno invitato il ricercatore di biochimica Ariel Wilson, un esperto in strutture oculari e meccanismi di visione, così come il Professor Santiago Costantino e il suo team del Dipartimento di Oftalmologia dell'Université de Montréal e del CIUSSS de l'Est-de-l'Île-de-Montréal per la loro esperienza in biofotonica. Il team ha prima deciso di lavorare su cellule sane, perché sono meglio comprese delle cellule malate. Hanno iniettato nanoparticelle d'oro combinate con anticorpi per colpire specifiche cellule neuronali nell'occhio, e poi aspettavo che le nanoparticelle si depositassero attorno ai vari neuroni o famiglie di neuroni, come la retina. In seguito al lampo luminoso generato dal laser a femtosecondi, si è verificato il fenomeno previsto:sono comparsi piccoli fori nelle cellule della retina dell'occhio, rendendo possibile iniettare efficacemente farmaci o geni in aree specifiche dell'occhio. Fu un'altra vittoria per Michel Meunier e i suoi collaboratori, con questi risultati conclusivi si apre ora la strada a nuovi trattamenti.

La caratteristica fondamentale della tecnologia sviluppata dai ricercatori del Polytechnique e del CIUSSS de l'Est-de-l'Île-de-Montréal è la sua estrema precisione. Con l'uso di nanoparticelle d'oro funzionalizzate, il bisturi leggero permette di localizzare con precisione la famiglia di cellule dove il medico dovrà intervenire.

Dopo aver dimostrato con successo il proof of concept, Il professor Meunier e il suo team hanno depositato una domanda di brevetto negli Stati Uniti. Questo straordinario lavoro è stato anche oggetto di un articolo recensito da un impressionante comitato di lettura e pubblicato sulla rinomata rivista Nano lettere nell'ottobre 2018.

Anche se c'è ancora molta ricerca da fare, almeno 10 anni, prima sugli animali e poi sugli esseri umani:questa tecnologia potrebbe fare la differenza in una popolazione che invecchia e soffre di deterioramento degli occhi per la quale non esistono ancora trattamenti efficaci a lungo termine. Ha anche il vantaggio di evitare l'uso di virus comunemente impiegati nella terapia genica. Questi ricercatori stanno esaminando le applicazioni di questa tecnologia in tutte le malattie degli occhi, ma più particolarmente nel glaucoma, retinite e degenerazione maculare.

Questo bisturi leggero non ha precedenti.