Dedy Septiadi LDC Juin 2015, 4

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1 Institut de science et d'ingénierie supramoléculaires (ISIS)-Strasbourg Dedy Septiadi LDC Juin 2015, 4 Laboratoire de Chimie et des Biomatériaux Supramoléculaires Molécules et matériaux fonctionnels pour la bio-imagerie et la thérapie du cancer

2 ISIS Application of Nanoscience and Nanotechnology (NST) 1 Définition: HeLa Les nanosciences et les nanotechnologies sont l'étude, la fabrication et la manipulation de structures, de dispositifs et de systèmes matériels à l'échelle du nanomètre Petits matériaux Cellules Cheveux humain Atomes ADN Anticorps Virus Bactéries Definition: Nanoscience and nanotechonology is the field of study dealing with fabrication and manipulation of structures/materials/device in the regime of nanometer.

3 ISIS What are so interesting about NST? 2 Pourquoi NST sont très intéressantes? HeLa croisement de plusieurs disciplines scientifiques électronique optique mécanique santé electronics optics mechanics health What are so interesting about this? Their applications in multidisciplinary fields

4 ISIS Thesis objectives 3 Développer des molécules et/ou des matériaux fonctionnels (ou nanosystèmes) présentant des possibilités d application dans le diagnostic (bio-imagerie), la thérapie génique, et la thérapie du cancer. Imager les cellules cancereuses copyright@molecular probe Tuer les cellules cancéreuses to visualize/detect cancer cell To kill tumor cells Des cellules cancéreuses photographiées par une caméra attachée à un microscope. La couleur verte indique les cellules vivantes et la rouge indique les cellules mortes Designing smart and functional molecules and/or materials that are able to perform several actions in especially in field of diagnostic (imaging), gene and cancer therapy

5 ISIS Metal complexes for bio-imaging (cancer detection) 4 Utilisant des composés luminescents basés sur des complexes organométalliques (les molécules utilisées pour les écrans des smartphones) pour colorer les cellules cancéreuses vivantes. The use of luminescence organometallic complexes (molecules used in the screen technology of smartphone) for cell imaging application

6 ISIS Platinum complexes for imaging cancerous cells 5 Les expériences d assimilation cellulaire sur les cellules cancéreuses ont été réalisées avec une perméabilité cellulaire élevée, une sélectivité pour l organite, une internalisation rapide (20-30 minutes) et une faible cytotoxicité Cellular uptake experiments on cancerous cells were performed and all of the materials have been characterised with high cell permeability, organelle selectivity, fast internalisation, and low cytotoxicity

7 ISIS Video of internalisation of molecules by cancerous cells 6 Vidéo montrant l internalisation des molécules dans les cellules cancéreuses vivantes. Les cellules peuvent être colorées par les molécules après 30 minutes d incubation Video showing the internalisation of the molecules by living cancer cells. The cells were coloured after 30 minutes of incubation M. Mauro, A. Aliprandi, D. Septiadi, N. S. Kehr, L. De Cola, Chem. Soc. Rev, 43, D. Septiadi, A. Aliprandi, M. Mauro, L. De Cola, RSC Adv 2014, 4 (49),

8 ISIS NST for diagnostics and therapy 7 Prochaine étape Développer certains systèmes qui ont été mis au point non seulement dans des Laser threshold applications de bio-imagerie (bioimaging), mais également dans 1 microjoule domaine de drug delivery ayant pour but la thérapie du cancer (cancer therapy) et la thérapie génique (gene therapy) DNA/RNA/PNA La thérapie génique ou génothérapie est une stratégie thérapeutique qui consiste à faire pénétrer des gènes (ex: ADN ou ARN) dans les cellules ou les tissus d'un individu pour traiter une maladie To cure the illness by using genetic molecules i.e. DNA/RNA/PNA

9 ISIS Combination of nanoparticles and drug (principes actifs) 8 Porous nanoparticles (zeolite or mesoporous silica) Fluorescence/drug molecules DNA/PNA H. Luelf, A. Bertucci, D. Septiadi, R. Corradini, L. De Cola, Chem. Eur. J. 2014, 20, A. Bertucci, H. Luelf, D. Septiadi, A. Manicardi, R. Corradini, L. De Cola, Adv. Healthcare Mater, 2014, 3 (11), A. Bertucci, E. A. Prasetyanto, D. Septiadi, A. Manicardi, E. Brognara, R. Gambari, R. Corradini, L. De Cola, Small (under review)

10 ISIS Preparation of functional nanosystems (1) 9 1. Introduction de molécules à l intérieur des pores des zéolites Porous nanoparticles (zeolite or mesoporous silica) Fluorescence/drug molecules DNA/PNA 1. Introduction of the molecules inside the pore/channel of zeolite

11 ISIS Preparation of functional nanosystems (2) Adsorption de l ADN à la surface de la zéolite 2. Adsorption of DNA on the surface of the zeolite

12 ISIS Internalisation of nanosystems by cancerous cells (1) Les expériences d assimilation (internalisation) cellulaire sur les cellules cancéreuses Cancerous cell Nanosystems Internalisation 3. Internalisation experiments with cancerous cells

13 ISIS Internalisation of nanosystems by cancerous cells (2) Les expériences d assimilation (internalisation) cellulaire sur les cellules cancéreuses Nanosystems Internalisation 3. Internalisation experiments with cancerous cells

14 ISIS Internalisation of nanosystems by cancerous cells (3) Relargage de molecules génétiques (ADN) et de principes actifs après l assimilation 4. Release of genetic molecule and drug after internalisation

15 ISIS Vidéo de suivi du relargage par microscopie 14 La possibilité de relargage indépendant de l ADN (couleur rouge) ; ainsi que de molécules incluses dans les canaux de zéolites (couleur bleue) afin de prouver la «drug delivery» multiple du système HeLa DAPI DNA Cancerous cells Follow simultaneously kinetic release of DNA and drug molecule from zeolite to study multiple drug delivery system H. Luelf, A. Bertucci, D. Septiadi, R. Corradini, L. De Cola, Chem. Eur. J. 2014, 20,

16 ISIS Study of cell viability to observe efficiency in killing cancer cells 15 Un taux de mortalité élevé des cellules tumorales a été observé par des tests de viabilité, prouvant la présence de systèmes multifonctionnels A significant death rate of tumour cells was detected through viability tests as a successful proof of multifunctional systems A. Bertucci, E. A. Prasetyanto, D. Septiadi, A. Manicardi, E. Brognara, R. Gambari, R. Corradini, L. De Cola, Small (under review)

17 ISIS Conclusion Démontrer l utilisation des composés luminescents basés sur des complexes organométalliques (les molécules utilisées pour les écrans des smartphones) pour colorer les cellules cancéreuses vivantes 2. Démontrer un prototype intéressant pour le développement de nouvelles nanoparticules pour la «drug delivery» et la thérapie génique

18 ISIS DNA Remerciements modified zeolites Dedy Home 16 9 Prof. Luisa De Cola Dr. Matteo Mauro Alessandro Aliprandi Dr. Henning Luelf Dr. Alessandro Bertucci Dr. Eko Prasetyanto Youssef Atoini Les membres du labo de Luisa De Cola Collaborateurs : Prof. Roberto Corradini, université de Parme Merci beaucoup pour votre attention Terima kasih atas perhatiannya Thank you very much for your attention