Les nouveaux matériaux pourraient annoncer la prochaine génération de traitements contre le cancer

De nouveaux matériaux, créés à l’intersection peu explorée de la chimie organique et inorganique, pourraient non seulement fournir des panneaux solaires plus puissants, mais pourraient également être prometteurs pour la prochaine génération de traitements contre le cancer.

décrit dans un La chimie de la nature Publié aujourd’hui dans l’article scientifique, le composite est constitué de minuscules nanoparticules de silicium, un élément organique étroitement lié à ceux utilisés dans les téléviseurs OLED. Il est capable d’augmenter la vitesse à laquelle deux molécules peuvent échanger de l’énergie, convertissant la lumière à faible énergie en lumière à haute énergie.

Seule une poignée de laboratoires dans le monde sont capables de fabriquer des nanoparticules de silicium selon les bonnes spécifications. L’un de ces laboratoires est dirigé par Lorenzo Mangolini, professeur de génie mécanique et de science des matériaux à UC Riverside, qui a aidé à concevoir son processus de production.

Le nouveau matériau améliore les tentatives précédentes que nous avons faites pour créer quelque chose qui échange efficacement l’énergie entre deux composants différents. Il existe d’énormes opportunités pour que cela soit utilisé dans une variété d’applications, mais l’une des plus importantes, du point de vue de la santé humaine, est peut-être le cancer. »

Lorenzo Mangolini , professeur de génie mécanique et de science des matériaux à UC Riverside

La lumière à haute énergie, comme la lumière laser ultraviolette, peut former des radicaux libres capables d’attaquer les tissus cancéreux. Cependant, la lumière UV ne pénètre pas assez loin dans les tissus pour générer des radicaux thérapeutiques près du site de la tumeur. D’autre part, la lumière proche infrarouge pénètre profondément dans le corps, mais elle n’a pas assez d’énergie pour générer des radicaux.

En utilisant le nouveau matériau, l’équipe de recherche a démontré qu’il est possible d’obtenir l’émission de lumière avec une énergie plus élevée que celle dirigée vers le matériau, connue sous le nom de conversion de photons. En plus d’être efficaces, les « points » de silicone qui composent la base de ce matériau à haute énergie ne sont pas toxiques.

L’utilisation d’une lumière à faible énergie et sa conversion en une forme à énergie plus élevée peuvent améliorer l’efficacité des cellules solaires en leur permettant de capter la lumière proche infrarouge qui les traverse normalement. Lorsqu’elle est optimisée, la lumière à faible consommation d’énergie peut réduire la taille des panneaux solaires de 30 %.

« Ces cellules n’utilisent normalement pas de photons à faible énergie, mais avec ce système, vous le pouvez. Nous pouvons rendre les réseaux plus efficaces », a déclaré Mangolini.

Il existe une variété d’applications impliquant la lumière infrarouge qui pourraient être améliorées avec le nouveau matériau de silicium à base de points. Ils comprennent la bioimagerie, l’impression 3D basée sur la lumière et des capteurs de lumière qui aideront les voitures autonomes par temps de brouillard.

Cette recherche a été financée par la National Science Foundation et menée par une équipe basée à l’Université du Texas à Austin, à l’Université du Colorado à Boulder et à l’Université de l’Utah, ainsi qu’à l’Université de Californie. Non seulement l’équipe de recherche est enthousiasmée par les applications potentielles, mais aussi par la capacité de concevoir une nouvelle classe de matériaux composites comme celui-ci.

Les matériaux composites sont des matériaux qui se comportent différemment de leurs composants de base lorsqu’ils travaillent seuls. Par exemple, les composites et les résines en fibre de carbone sont solides mais légers et sont utilisés dans les ailes d’avions et de nombreux articles de sport.

« Nous savons maintenant comment prendre deux matériaux très différents et les lier suffisamment pour créer non seulement un mélange, mais un matériau entièrement nouveau avec des propriétés distinctes », a déclaré Sean Roberts, professeur de chimie à l’Université du Texas à Austin et auteur. du papier. « C’est l’une des premières fois que cela a été réalisé. »