Exploration d’un outil analytique innovant pour le dosage des anticancéreux

Antoine Dowek1,2,Laetitia Lê1,3, Tom Rohmer3, Hynd Remita4, Francois-Xavier Legrand5, Marc Lavielle3 et Eric Caudron1,2
1 Service de Pharmacie, Hôpital européen Georges Pompidou, Assistance Publique-Hôpitaux de Pais, 20 rue Leblanc, 75015 Paris
2 Lip(Sys)2 Chimie Analytique Pharmaceutique, UFR de Pharmacie, 5 rue Jean Baptiste Clément, 92290 Châtenay-Malabry, Université Paris-Sud, Université Paris-Saclay
3 Inria Saclay Ile-de-France, CMAP, école polytechnique Route de Saclay 91128 Palaiseau, France
4 Laboratoire de Chimie Physique, CNRS-UMR 8000, Université Paris-Sud, Université Paris-Saclay, Bâtiment 349, 91405 Orsay, France
5 Institut Galien Paris-Sud, Univ. Paris-Sud, CNRS, Université Paris-Saclay, 92290 Châtenay-Malabry, France


Introduction
Les anticancéreux sont, en raison de leur toxicité élevée, des médicaments particulièrement à risque. La nécessité de disposer d’outils analytiques performants capables de les identifier et de les quantifier avec précision est essentielle. Ce travail a pour objectif d’évaluer les capacités quantitatives d’une technique d’analyse innovante : la spectroscopie Raman exaltée de surface (SERS), au travers du dosage du 5-fluorouracile (5FU). Cette technique permet d’exalter l’intensité du signal Raman d’un analyte par l’intermédiaire de nanoparticules métalliques appelées substrats SERS pour la quantification de faibles concentrations avec une grande spécificité.

Matériels et méthode
Des nanoparticules sphériques d’argent (AgNPs) ont été synthétisées par réduction du nitrate d’argent par du citrate de sodium. Celles-ci ont été mises en contact du 5FU dans des conditions optimales pour obtenir le signal SERS le plus intense. Un spectromètre Raman portable Mira® a permis d’acquérir 432 spectres, (3 mesures, 144 échantillons) correspondant à 8 concentrations de 5FU (1 à 50 µg/mL). Les analyses ont été répétées sur 6 jours à partir d’une synthèse fraiche d’AgNPs. Au vu de la complexité des données spectrales, des stratégies d’analyses multivariées ont été développées pour traiter les données avec le logiciel R®. Le meilleur modèle a été sélectionné sur les erreurs relatives de prédictions les plus faibles.

Résultats
L’amplification la plus intense a été obtenue pour les conditions expérimentales suivantes : ajout de 100 µL de 5FU à 500 µL d’AgNPs, puis de 50 µL d’un tampon d’acide citrique à pH 6. Pour un temps de contact total entre AgNPs / 5FU de 8 minutes et un temps d’acquisition de 3 secondes. Le traitement des données a mis en évidence une exaltation du signal d’un facteur 104 mais aussi une variabilité du signal importante, notamment entre les différentes synthèses. Cette variabilité a pu être maîtrisée par le développement d’outils mathématiques appropriés. Les concentrations 1,0 et 2,5 µg/mL ont été retirées car non significativement différentes du blanc. Les meilleurs résultats ont été obtenues pour un modèle de régression non linéaire avec normalisation par une bande Raman appartenant au citrate, permettant d’atteindre une erreur relative de prédiction de 9% à la concentration 4µg/mL. L’analyse spectrale en SERS couplée à un traitement de données optimisé a permis d’atteindre des concentrations de l’ordre du µg/mL soit 1000 fois moins que la SR classique.

Conclusion
La faisabilité de la quantification du 5FU en SERS pour des concentrations bien inférieures à celles mesurées en Raman a été démontrée avec de bonnes capacités de prédiction. La SERS est une technique analytique très spécifique et très sensible avec un large potentiel d’applications, du contrôle physicochimique des préparations à l’évaluation de la contamination des surfaces de travail par des anticancéreux.

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