Santé, la chimie pilotée à distance par un échographe médical

Publié par Isabelle le 06/10/2014 à 00:00
Source: CNRS
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Illustration: CNRS
Dans le cadre d'une collaboration entre le Laboratoire de chimie organique (CNRS/ESPCI ParisTech), le Laboratoire microfluidique, MEMS, nanostructures (CNRS/ESPCI ParisTech) et l'Institut Langevin ondes et image (CNRS/INSERM/ESPCI ParisTech), les chercheurs ont démontré qu'une réaction chimique pouvait être induite à distance et de manière très localisée par des impulsions ultrasonores générées grâce à un échographe utilisé actuellement en clinique.

Cette démonstration permet d'envisager la production de médicaments puissants, directement et uniquement dans les tissus malades (tumeurs cancéreuses par exemple) identifiés par imagerie médicale.

Les effets secondaires des médicaments limitent les doses thérapeutiques pouvant être injectées aux patients, diminuant d'autant plus l'efficacité des traitements. La délivrance de médicaments pourrait être rendue plus spécifique grâce à des ciblages biologiques ou à des encapsulations. Pourtant, même lorsque la délivrance est ciblée, une faible fraction des médicaments se dépose dans les tissus à traiter et le surplus continue à se disséminer et à induire des effets indésirables sur les tissus sains. Une solution serait de produire directement les agents médicamenteux là où leur action est requise.

Pour produire un médicament localement, les équipes de l'ESPCI ParisTech ont proposé de co-injecter deux de ses précurseurs, dont l'un serait encapsulé dans une goutte micrométrique sensible aux ultrasons, et d'induire leur réaction sous l'effet d'une impulsion acoustique provenant d'un échographe clinique. L'encapsulation est effectuée à l'intérieur de gouttes composites de 5 microns produites par microfluidique dont la matrice est formée de perfluorocarbone liquide qui s'évapore lorsque des pressions acoustiques modérées lui sont imposés. Ces gouttes ont d'ailleurs déjà été utilisées à l'ESPCI ParisTech pour le largage de marqueurs optiques chez l'animal. Puisque l'échographe permet d'imager la zone à traiter et de contrôler précisément les pressions acoustiques, la distribution spatio-temporelle de la réaction chimique pourrait être contrôlée avec une précision du millimètre et des temps de réponse de l'ordre de la milliseconde.

Ce concept de chimie in situ par ultrasons a été validé sur une réaction "click" bio-orthogonale. Ainsi, un dérivé de coumarine comportant une fonction azoture a été encapsulé dans des gouttes composites qui ont elles-mêmes été injectées dans une solution comportant le partenaire de réaction (ici un alcyne). En l'absence d'ultrasons, la barrière de perfluorocarbone qui constitue l'enveloppe la goutte composite empêche la réaction d'avoir lieu. En soumettant le mélange à des impulsions ultrasonores provenant d'un échographe clinique, on observe la destruction des gouttes et le largage de leur contenu. La réaction entre les deux partenaires de "click" qui se traduit par la formation d'un composé hautement fluorescent est alors observée, démontrant ainsi qu'une réaction chimique peut être induite par un scanner d'imagerie. Par ailleurs, en déplaçant la focale ultrasonore, il est également possible de contrôler la réaction de manière spatiale, soulignant ainsi la précision de la méthode.


Illustration: CNRS/© Stellios Arseniyadis

Cette étude ouvre la voie à une nouvelle approche en chimiothérapie où les médicaments ne seront plus injectés directement mais fabriqués localement sur le site à traiter. Les chercheurs de l'ESPCI Paris Tech poursuivent leurs travaux afin de démontrer ce concept chez l'animal.

Pour plus d'information voir:
- http://www.cnrs.fr/inc/communication/direct_labos/arseniyadis.htm
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