Inspiré par les globules blancs roulant sur les parois endovasculaires avant de transmigrer vers le site de la maladie, des scientifiques de l'ETH Zurich ont réussi à faire bouger des particules le long des parois de microscopiques, vaisseaux tridimensionnels. Cette méthode pourrait être utilisée dans des thérapies ciblées contre le cancer.
Lorsque les globules blancs sont convoqués pour lutter contre les bactéries invasives, ils se déplacent le long des vaisseaux sanguins d'une manière spécifique, c'est à dire., comme une boule propulsée par le vent, ils roulent le long de la paroi vasculaire pour atteindre leur point de déploiement. Étant donné que les globules blancs peuvent s'ancrer dans le système vasculaire, ils sont capables de se déplacer dans le sens contraire du flux sanguin.
Ce type de comportement des globules blancs a servi d'inspiration pour le postdoc, Daniel Ahmed, qui travaillait dans le groupe de recherche du professeur Bradley Nelson à l'ETH Zurich. Dans le laboratoire, Ahmed et ses collaborateurs ont développé un nouveau système qui permet à des agrégats composés de particules magnétisées de rouler le long d'un canal dans un champ acoustique et magnétique combiné. En outre, les chercheurs du groupe de Jürg Dual ont développé des études numériques et théoriques du projet. Leurs travaux ont été publiés récemment dans la revue Communication Nature .
La stratégie du mécanisme de transport des appareils est à la fois simple et ingénieuse, c'est à dire., les scientifiques ont mis en vente dans le commerce, particules magnétiques biocompatibles dans un système vasculaire artificiel. Lorsqu'un champ magnétique tournant est appliqué, ces particules s'auto-assemblent en agrégats et commencent à tourner autour de leurs propres axes. Lorsque les chercheurs appliquent des ultrasons à une fréquence et une pression spécifiques, les agrégats migrent vers la paroi et commencent à rouler le long des limites. Le mouvement de roulement est initié une fois que les microparticules atteignent une taille minimale de six micromètres, soit 1/10 du diamètre d'un cheveu humain. Lorsque les chercheurs désactivent le champ magnétique, les agrégats se dissocient en leurs éléments constitutifs et se dispersent dans le courant de fluide.
Faisable dans les tissus vivants
À ce jour, Ahmed n'a testé ce système que dans des canaux artificiels. Cependant, il pense que la méthode peut être utilisée dans les organismes vivants. Il a déclaré, "Le but ultime est d'utiliser ce type de mécanisme de transport pour délivrer des médicaments dans des sites difficiles d'accès dans le corps et de l'intégrer à des modalités d'imagerie, " dit-il. Il pense à des tumeurs qui ne peuvent être atteintes que par des capillaires étroits mais qui pourraient être tuées à l'aide de micro-thérapeutiques roulantes et de leurs substances actives.
L'imagerie in vivo est un enjeu important dans le domaine de la micro et nanorobotique. La technique de l'échographie et de l'imagerie magnétique est bien établie dans la pratique clinique. Actuellement, il existe plusieurs techniques d'imagerie in vivo, par exemple., l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et l'imagerie par particules magnétiques (MPI). Les deux peuvent être utilisés pour suivre les agrégats des particules superparamagnétiques utilisées dans l'étude. Le MPI qui utilise cliniquement approuvé, les agents de contraste pour IRM à base d'oxyde de fer sont capables de 3D, Imagerie haute résolution en temps réel. Les chercheurs attendent avec impatience de fonctionnaliser les nanomédicaments avec les particules d'oxyde de fer pour permettre la cartographie du système vasculaire et le transport simultané des nanomédicaments.
Améliorer la résolution de l'imagerie par ultrasons
Le mécanisme développé par ultrasons est une autre application potentielle. Par exemple, des particules superparamagnétiques et des médicaments chimiothérapeutiques peuvent être incorporés dans les microbulles polymériques à enveloppe. Les bulles sont utilisées comme produit de contraste qui pourrait être distribué via un mouvement de roulement dans les zones difficiles d'accès du corps. Cela pourrait améliorer la résolution de l'imagerie par ultrasons.
"Dans cette étude, nous avons démontré la propulsion à l'aide de micro-agrégats auto-assemblés, mais ce n'est que le début, " a commenté Daniel Ahmed. La prochaine étape sera d'examiner comment les microrouleaux magnétiques se comportent dans des conditions d'écoulement avec des particules auxiliaires, tels que les globules rouges et blancs, et s'il est possible de persuader les particules magnétiques de se déplacer également à contre-courant. Il souhaite également tester son système in vivo sur des modèles animaux.
