HORIZONS STIM : Une doctorante de Concordia utilise des lasers pour améliorer la chimiothérapie
Paola Andrea Rojas Gutiérrez
La chimiothérapie, comme on le sait, est un traitement non ciblé lourd de conséquences : il détruit aussi bien des cellules saines que les cellules cancéreuses.
Voilà pourquoi le Groupe de recherche sur les lanthanides de Concordia travaille à l’élaboration de moyens pour rendre les traitements contre le cancer plus sûrs et efficaces. Il examine la possibilité de déclencher un système d’administration de médicaments à l’aide d’un rayonnement laser dans le spectre infrarouge proche (IP).
La doctorante Paola Andrea Rojas Gutiérrez modifie la surface de nanoparticules, créant une membrane qui contient un médicament et une molécule sensible à la lumière ultraviolette (UV). Il s’agit de faire en sorte que cette molécule soit activée par une lumière UV produite in situ par la nanoparticule lorsqu’elle est excitée par un rayonnement laser IP, ce qui entraîne la libération contrôlée du médicament.
« L’objectif est de créer des traitements individualisés »
Quel est le rapport entre l’image ci-dessus et vos travaux à Concordia?
Paola Andrea Rojas Gutiérrez : Sur l’image, un laser au saphir titane est pompé avec un laser à argon ionisé – la lumière verte –, afin de produire un rayonnement infrarouge proche. Cela nous permet d’exciter les nanomatériaux conçus dans notre laboratoire et ainsi d’étudier leurs propriétés optiques.
Quels résultats attendez-vous de vos travaux?
Paola Andreaojas Gutiérrez : Je travaille avec des nanoparticules à conversion ascendante dopées en ions lanthanides, car elles ont l’intéressante propriété optique de transformer un rayonnement à faible énergie en un rayonnement à haute énergie. Lorsqu’elles sont excitées par un rayonnement infrarouge proche, les nanoparticules produisent un rayonnement dans les régions de la lumière ultraviolette, visible et infrarouge proche du spectre électromagnétique. On appelle ce processus « conversion ascendante ».
L’objectif du projet est d’élaborer un système d’administration de médicaments où l’utilisation de nanoparticules à conversion ascendante permet de contrôler la libération d’un médicament à l’aide d’un rayonnement IP.
J’ai remplacé la surface de ces nanoparticules par une bicouche lipidique supportée qui imite la membrane d’une cellule et permet l’encapsulation de médicaments. En ajoutant aussi à la membrane une molécule sensible aux rayons UV qui peut être excitée par l’émission d’une lumière par la nanoparticule, il devient possible de libérer le médicament de façon contrôlée.
Quels pourraient être les effets concrets de vos travaux dans la vie des gens?
Paola Andrea Rojas Gutiérrez : Ce système pourrait améliorer le traitement de maladies comme le cancer. À l’aide d’un dispositif d’administration de médicaments déclenché par rayonnement, une chimiothérapie pourrait être libérée à l’endroit précis de la tumeur, plutôt qu’agir à la fois sur des cellules saines et les cellules malignes. Cela permettrait de réduire la dose de médicament administrée et d’accroître l’efficacité du traitement.
Quels sont les principaux obstacles auxquels vous vous êtes heurtée dans vos travaux?
Paola Andrea Rojas Gutiérrez : L’optimisation de la méthode de synthèse des nanoparticules a été un véritable défi. Il m’a fallu six mois pour trouver les conditions adéquates. Pendant cette période, j’ai dû rester concentrée, garder ma motivation et, surtout, ne pas me décourager.
Pour résoudre le problème, j’ai dû évaluer minutieusement chacun des paramètres de la réaction et trouver des solutions novatrices pour contrôler chacune des variables.
Dans quels domaines vos travaux pourraient-ils être utilisés?
Paola Andrea Rojas Gutiérrez : La médecine a besoin de nouveaux nanomatériaux qui permettront d’améliorer le diagnostic et le traitement des maladies. Notre objectif est de participer à la création d’une médecine individualisée et à la mise au point de traitements personnalisés.
Quelle personne, quelle expérience ou quel événement particulier vous a donné l’idée de votre sujet de recherche et incitée à vous intéresser à ce domaine?
Paola Andrea Rojas Gutiérrez : Au début, je me suis intéressée au fonctionnement des cosmétiques, comme les crèmes et les lotions. Par exemple, certaines lotions antivieillissement comportent des liposomes (minuscules vésicules faites des mêmes substances qu’une membrane cellulaire et qu’on peut remplir de médicaments) contenant un principe actif qui atténue les rides. C’est mon désir de comprendre ce type de dispositif qui m’a attirée vers la nanoscience.
J’ai étudié la chimie et le génie chimique en Colombie et je fais aujourd’hui un doctorat à Concordia.
Comment les étudiants en STIM que cela intéresse peuvent-ils se lancer dans ce type de recherche?
Paola Andrea Rojas Gutiérrez : Je leur recommande vivement de venir faire du bénévolat dans les laboratoires du Groupe de recherche sur les lanthanides. Ils pourront ainsi acquérir de l’expérience dans ce domaine et se faire une idée plus précise de notre travail. En outre, ils devraient lire les articles sur ce sujet qui sont publiés dans les revues, et discuter de cette discipline avec des professeurs et des étudiants des cycles supérieurs, afin de mieux comprendre en quoi consiste la nanoscience.
Je leur suggère de choisir un projet qui les passionne, car la recherche demande du dévouement, voire parfois des sacrifices.
Qu’est-ce qui vous plaît le plus à Concordia?
Paola Andrea Rojas Gutiérrez : J’aime la recherche avant-gardiste et pluridisciplinaire que mène le Groupe de recherche sur les lanthanides. Elle réunit des étudiants et des boursiers postdoctoraux en chimie, en biochimie et en physique.
Nous étudions l’emploi de nanomatériaux en biologie. Une démarche pluridisciplinaire est donc essentielle, et le fait de nous entourer de personnes de divers horizons nous permet d’aborder les problèmes sous différents angles. Mon superviseur, John Capobianco, a établi des collaborations avec des collègues d’autres disciplines.
Qu’a fait votre équipe dans le cadre de l’Odyssée des sciences?
Paola Andrea Rojas Gutiérrez : J’étais l’organisatrice en chef des activités que nous avons élaboré dans le cadre de l’Odyssée des sciences par l’intermédiaire de la Faculté des arts et des sciences.
Nous avons conçu dans mon laboratoire une présentation sur les lasers qui expliquait comment les nanomatériaux interagissent avec la lumière. Intitulée « Fiat lux : Que la lumière soit », l’installation était ouverte au public le 12 mai 2017.
De plus, des images de nanoparticules réalisées dans notre laboratoire figuraient dans la galerie Lab Life (« vie de labo »), présentée du 12 au 21 mai 2017 au pavillon intégré Génie, informatique et arts visuels (EV) et au complexe des sciences Richard-J.-Renaud (SP).
Vos recherches bénéficient-elles du financement ou du soutien de partenaires ou d’organismes?
Paola Andrea Rojas Gutiérrez : Les recherches que nous menons dans le laboratoire de John Capobianco sont subventionnées par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), le Centre québécois sur les matériaux fonctionnels, le ministère de l’Économie, de la Science et de l’Innovation, le Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies et l’Université Concordia.
Pour ma part, j’ai obtenu un prêt-bourse de Colfuturo, un organisme sans but lucratif colombien, et Concordia m’a octroyé des bourses d’études de 1er cycle et des cycles supérieurs.
En savoir plus sur l’Odyssée des sciences à Concordia.
