Hollow PLGA Nanoparticles Prepared by Emulsification–Diffusion as Nanoscale Ultrasound Contrast Agents
Cette étude a optimisé avec succès la préparation de nanoparticules creuses biodégradables de PLGA par émulsification-diffusion afin d'obtenir une taille nanométrique (~306 nm) et une échogénicité in vitro améliorée, les positionnant comme des candidats prometteurs pour des agents de contraste ultrasonores ciblant les tumeurs, malgré la nécessité d'une validation in vivo supplémentaire.
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L'imagerie par ultrasons est un pilier de la médecine moderne car elle est sûre, portable et évite les risques liés aux radiations des rayons X. Elle fonctionne en envoyant des ondes sonores dans le corps et en écoutant les échos qui rebondissent sur les différents tissus. Cependant, les ondes sonores ont souvent du mal à distinguer les tissus sains d'une tumeur si leurs propriétés physiques sont trop similaires, ce qui laisse les médecins face à des images floues. Pour résoudre cela, les professionnels de santé utilisent des agents de contraste, qui sont de minuscules bulles remplies de gaz qui renvoient les ondes sonores bien plus fortement que les tissus. Ces bulles font en sorte que les vaisseaux sanguins et l'inflammation s'illuminent sur l'écran. Le problème est que les bulles actuellement utilisées en clinique sont trop grandes pour quitter la circulation sanguine et atteindre le tissu solide et dense à l'intérieur d'une tumeur. Elles restent bloquées dans les vaisseaux, limitant ainsi leur utilité pour le diagnostic de cancers profonds. Les scientifiques cherchent depuis longtemps un moyen de réduire la taille de ces bulles à l'échelle nanométrique afin qu'elles puissent se glisser à travers les interstices des vaisseaux sanguins tumoraux, mais fabriquer quelque chose de si petit rend généralement l'objet trop silencieux pour être entendu par l'appareil d'échographie.
Une équipe de chercheurs de l'Université Nationale Autonome du Mexique et de l'Université de Colima s'est donné pour mission de créer un nouveau type de particule minuscule qui pourrait résoudre ce problème de rapport taille-son. Ils se sont concentrés sur la construction de sphères creuses à partir d'un plastique biodégradable appelé PLGA, qui est déjà largement utilisé en médecine car le corps peut le décomposer en toute sécurité. L'objectif était de créer une particule assez petite pour pénétrer dans le tissu tumoral, mais dotée d'un espace vide à l'intérieur qui la ferait résonner bruyamment, tout comme une bulle plus grande le ferait. Pour y parvenir, ils ont utilisé une méthode consistant à mélanger une solution de plastique avec de l'eau, puis à laisser le solvant s'évaporer, laissant le plastique derrière lui. Pour garantir que les particules soient creuses, ils ont ajouté une petite quantité de camphre, une substance cireuse qui passe directement de l'état solide à l'état gazeux lorsqu'elle est chauffée, laissant un vide derrière elle. Les chercheurs devaient trouver l'équilibre parfait entre les ingrédients et les vitesses de mélange pour rendre ces particules uniformément petites et efficaces, ils ont donc testé des dizaines de variations en utilisant un plan expérimental systématique.
L'équipe a découvert que la taille et la qualité sonore des particules dépendaient fortement de la vitesse à laquelle ils mélangeaient la solution et de la quantité de stabilisant ajoutée pour empêcher les particules de s'agglutiner. En ajustant soigneusement ces facteurs, ils ont produit des nanoparticules creuses d'un diamètre d'environ 306 nanomètres, ce qui est assez petit pour potentiellement voyager en dehors des vaisseaux sanguins. Lorsqu'ils ont testé ces particules en laboratoire en utilisant un gel imitant le tissu humain, les particules creuses ont obtenu des performances nettement supérieures aux particules de plastique solide de même taille. Les particules creuses ont augmenté la luminosité de l'image échographique de près de 24 %, tandis que les particules solides n'ont augmenté celle-ci que d'environ 15 %. Cette différence a confirmé que l'espace vide à l'intérieur de la particule était responsable de l'écho plus fort, prouvant que la structure interne compte autant que la taille.
Pour s'assurer que les particules étaient réellement creuses et non simplement remplies de gaz ou de liquide, les chercheurs les ont analysées à l'aide de capteurs thermiques et de microscopes électroniques. L'analyse thermique a montré que le camphre utilisé pour créer les trous avait complètement disparu après le séchage des particules, suggérant que les vides étaient effectivement vides. Les microscopes ont révélé que les particules étaient sphériques, bien que les particules creuses aient une texture de surface légèrement plus rugueuse que les particules solides. Bien que l'étude n'ait pas utilisé d'animaux vivants ou de patients, les résultats en laboratoire étaient clairs : la conception creuse a fonctionné. Les chercheurs ont noté que, bien que les particules soient très prometteuses, leur structure interne doit encore être confirmée par des techniques d'imagerie plus directes, et que leur performance dans des organismes vivants reste à déterminer. Néanmoins, ce travail démontre une voie viable vers la création d'une nouvelle génération d'agents d'échographie capables de voir à l'intérieur des tumeurs là où les outils actuels ne peuvent atteindre.
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