Imagerie de la chimie radicalaire le long des traces d’ions carbones accélérés, jusque dans le pic de Bragg Julien Audouin et Gérard Baldacchino (LIDYL/DICO)

La hadronthérapie permet de traiter avec précision des tumeurs profondes en utilisant astucieusement le dépôt d’énergie au pic de Bragg des ions accélérés. Les dommages induits dans les tissus traversés par ces ions sont liés majoritairement à la toxicité des radicaux libres de l’eau, notamment ^•OH et e^–_aq, formés dans les traces d’ionisation. La mesure expérimentale du ren- dement G de ces radicaux libres en début de trace, où les dépôts d’énergie varient peu, a permis de reconstituer une partie de l’histoire des dépôts énergétiques de l’ion. Mais les valeurs de G, au pic de Bragg, n’étaient pas mesu- rées en raison de la variation spatiale très forte du débit de dose, dD/dt (courbe en gris). Le montage optique en ligne que nous avons réalisé rend possible l’analyse des rendements, y compris au pic de Bragg, avec une précision submillimétrique, et permet de compléter l’histoire du parcours de l’ion. Ce montage allie une technique de spectroscopie de fluorescence à une technique de capture chimique. Des molécules réagissent sélectivement avec le radical d’intérêt pour former une molécule fluorescente. La lumière de fluorescence émise au cours du temps par cette dernière est collectée par un faisceau de fibres optiques relié à une caméra CMOS. Le traitement des images à haute résolution prises par la caméra permet ensuite la détermination des rendements (carrés rouges).

Les résultats obtenus avec un faisceau d’ions carbone de 525 MeV, fourni par le GANIL, en collaboration avec le CIMAP, sont conformes aux simulations et permettent d’entrevoir des conséquences en radiobiologie. Ces recherches sont notamment effectuées dans le cadre de l’initiative interdisciplinaire INanoTheRad de l’Université Paris-Saclay.

Contact : Julien Audouin et Gérard Baldacchino (LIDYL/DICO).

Formulation de complexes colloïdaux de morphologie et de durée de vie ajustables par assemblage hors-équilibre Sumit Mehan et Fabrice Cousin (LLB/MMB)

Au LLB, nous avons décrit une nouvelle voie de formulation de complexes colloïdaux à partir de mélanges aqueux de nanoparticules et de polyélectrolytes de charges opposées. Cette méthode permet d’obtenir des complexes métastables hors équilibre avec des morphologies et des durées de vie ajustables. Notre stratégie repose sur l’existence d’une salinité critique S_crit au-delà de laquelle les interactions électrostatiques sont suffisamment écrantées pour que la complexation entre les espèces n’opère plus. L’idée est de partir d’un mélange « dormant » homogène réalisé à une salinité S_nominale très supérieure à S_crit, puis de dessaler cette solution jusqu’à une salinité S_dess inférieure à S_crit afin d’initier la formation de complexes. On laisse ensuite reposer le mélange pour une durée déterminée t_dess avant de le ressaler de nouveau jusqu’à sa valeur nominale.

Nous avons démontré que des complexes subsistent en solution après la dernière étape de ressalage, avec un temps de vie caractéristique variant de quelques secondes à plusieurs jours. Ceci provient du fait que les complexes se réorganisent durant t_dess pour abaisser l’énergie libre du système et atteindre des états hors équilibre stables qui sont très difficiles à redissocier lors du ressalage, même à une salinité très élevée. La morphologie et le temps de vie des complexes peuvent alors être modulés à la fois par S_dess et par t_dess.

Contact : Sumit Mehan et Fabrice Cousin (LLB/MMB)