Les scientifiques et les ingénieurs ont utilisé des champs magnétiques uniformes pour conduire des nanoparticules contenant du fer vers des stents métalliques dans les vaisseaux sanguins blessés, où les particules délivrent une charge utile de médicament qui empêche avec succès les blocages dans ces vaisseaux. Dans cette étude animale, la nouvelle technique a obtenu de meilleurs résultats à une dose plus faible que la thérapie par stent non magnétique conventionnelle.

Réalisé en cultures cellulaires et chez le rat, la recherche est la dernière d'une série d'études menées à l'Hôpital pour enfants de Philadelphie démontrant la faisabilité des nanoparticules à guidage magnétique en tant que nouvelle plate-forme d'administration pour une variété de cargaisons thérapeutiques possibles :ADN, cellules et médicaments. Les résultats peuvent ouvrir la voie à un nouvel outil médical, appelée intervention magnétique vasculaire.

« Cela peut devenir une plate-forme technologique majeure pour la livraison de médicaments et d'autres agents à des sites spécifiques où ils peuvent produire des avantages dans les vaisseaux sanguins malades ou blessés, " a déclaré le directeur de l'étude Robert J. Levy, MARYLAND., la chaire William J. Rashkind en cardiologie pédiatrique à l'Hôpital pour enfants de Philadelphie.

La recherche apparaît dans le P actes de l'Académie nationale des sciences , publié en ligne cette semaine. Le groupe de Levy de l'Hôpital pour enfants a collaboré avec des ingénieurs et des scientifiques de l'Université Drexel, Université du Nord-Est et Université Duke.

Les travaux de Levy introduisent un nouveau système d'administration dans une technologie médicale existante :les stents déployés par cathéter. Les patients atteints d'une maladie cardiaque reçoivent généralement de tels stents, échafaudages métalliques étroits qui élargissent un vaisseau sanguin partiellement obstrué. Ces stents sont souvent recouverts de médicaments antiprolifératifs tels que le paclitaxel. Le paclitaxel inhibe l'accumulation de cellules musculaires lisses dans le stent qui provoquent une obstruction.

Cependant, les stents actuels à élution médicamenteuse ont leurs limites. Ils contiennent une dose fixe de médicament, bon pour une seule version. Chez un nombre important de patients, une réobstruction se produit. Le système à guidage magnétique de Levy élargit les possibilités des stents, puisque le ciblage magnétique permet d'utiliser des doses plus élevées, redose si les problèmes réapparaissent et utilisation de plus d'un type d'agent pour traiter un vaisseau sanguin avec un stent.

Levy a utilisé la nanotechnologie, c'est-à-dire l'application de matériaux extrêmement petits. Son équipe de laboratoire a créé des nanoparticules, environ 290 nanomètres de diamètre, constitué d'un polymère biodégradable et imprégné de magnétite, un oxyde de fer. (Un nanomètre est un millionième de millimètre; ces nanoparticules sont dix à 100 fois plus petites que les globules rouges.). La magnétite dans les particules réagit fortement à un champ magnétique. Étant biodégradable, les particules se décomposent en toute sécurité dans le corps après avoir libéré leur charge utile.

L'équipe de Levy a d'abord implanté des stents en acier inoxydable dans les artères carotides de rats vivants. Après avoir injecté des nanoparticules chargées de paclitaxel dans les artères du rat à travers un cathéter, ils ont produit un champ magnétique uniforme autour de chaque rat pendant cinq minutes. Le champ magnétique, comparable à celui produit par les appareils d'IRM existants, mais un dixième aussi fort, magnétisé à la fois les stents et les nanoparticules, et a conduit les particules dans les stents et le tissu artériel voisin.

Les chercheurs ont inséré des stents et des nanoparticules dans un groupe de rats témoins, mais sans utiliser de champ magnétique. Cinq jours après avoir reçu l'infusion de nanoparticules, les animaux traités magnétiquement avaient quatre à 10 fois plus de particules dans leurs artères stentées que les animaux témoins.

De plus, l'utilisation de champs magnétiques pour concentrer le traitement a eu un effet durable. Quatorze jours après l'utilisation du champ magnétique et d'une dose unique de paclitaxel encapsulé dans des nanoparticules magnétiques, les chercheurs ont découvert que les artères des rats présentaient une resténose significativement inférieure à celle des artères des rats témoins n'ayant reçu aucun traitement magnétique.

Au cours des dernières années, Levy et ses collègues ont montré des preuves de concept similaires dans d'autres études animales, utilisant des nanoparticules guidées magnétiquement pour administrer une thérapie génique et des cellules endothéliales thérapeutiques à des stents artériels. La technique est polyvalente, Lévy dit, ajoutant qu'il pourrait également fournir une large gamme d'agents thérapeutiques efficaces.

Les stents et les champs magnétiques pourraient également fournir des thérapies combinées. Les nanoparticules pourraient transporter différents agents simultanément ou à des moments différents. Puisque les stents restent en place, les médecins pourraient retirer les patients, administrer des agents thérapeutiques par des cathéters sous guidage magnétique. Parce que l'effet magnétique concentre son emballage de livraison sur le site spécifique d'un stent, les médecins pourraient obtenir des effets plus forts avec des doses globales plus faibles d'un agent donné. Contribuer à l'efficacité de la technique, les nanoparticules à base de polymère ont fourni une libération prolongée de médicament au cours des 14 jours de l'étude.

Levy envisage une future thérapie appelée intervention magnétique vasculaire, dans lequel un patient recevrait des traitements réguliers d'un chirurgien vasculaire ou d'un cardiologue interventionnel qui délivre des doses de nanoparticules thérapeutiques sous un faible niveau, champ magnétique uniforme.

Bien qu'actuellement les stents soient principalement utilisés pour les patients cardiaques, Levy a cité un grand besoin non satisfait parmi les millions de patients atteints de maladie artérielle périphérique chronique. Chez les patients diabétiques ayant une mauvaise circulation, par exemple, les stents à élution médicamenteuse ont eu « des résultats décevants, " Lévy dit, parce que les artères des jambes sont plus grosses que les artères coronaires, et des doses de médicament insuffisantes sont incluses dans le revêtement du stent. "Notre technique offre des opportunités pour une nouvelle approche dans laquelle nous pouvons varier les doses et répéter les traitements, " il ajoute.

Chez les enfants, les stents sont utilisés pour agrandir mécaniquement les structures anatomiques pour des conditions telles que la sténose de l'artère pulmonaire périphérique, la malformation cardiaque coarctation de l'aorte, et les défauts septaux auriculaires créés par des techniques interventionnelles pour fournir du sang oxygéné. Levy suggère que les nanoparticules à guidage magnétique pourraient fournir des médicaments qui pourraient améliorer les résultats dans chacun de ces contextes, ainsi qu'un certain nombre d'autres interventions à base de stent utilisées en cardiologie pédiatrique.

Pour les nanoparticules à guidage magnétique étudiées par Levy, les applications cliniques potentielles sont encore à venir, mais peut-être pas trop éloigné. Il prévoit de s'associer à des chercheurs cliniques au cours des prochaines années pour rapprocher l'intervention magnétique vasculaire de la réalité clinique. « Cette technique est en passe de devenir une nouvelle plateforme de thérapies interventionnelles qui pourraient être plus sûres et plus efficaces que les traitements actuels, " il a dit.