L'imagerie photoacoustique est une technique révolutionnaire pour repérer les tumeurs à l'intérieur des cellules vivantes à l'aide de composés absorbant la lumière appelés agents de contraste. Les chercheurs d'A*STAR ont maintenant découvert un moyen d'améliorer l'efficacité de ciblage et l'activité optique d'agents de contraste spécifiques au cancer du sein à l'aide de nanoparticules de polymères conjugués.

La génération de signaux photoacoustiques nécessite une impulsion laser ultrarapide pour irradier une petite zone de tissu. Cela déclenche une série de vibrations moléculaires qui produisent des ondes sonores ultrasonores dans l'échantillon. En « écoutant » les différences de pression créées par les ondes acoustiques, les chercheurs peuvent reconstruire et visualiser les structures internes d'objets complexes tels que le cerveau et les systèmes cardiovasculaires.

Le diagnostic du cancer par imagerie photoacoustique nécessite des agents de contraste qui pénètrent profondément dans les tissus et se lient sélectivement aux cellules malignes. En outre, ils ont besoin d'une réponse optique élevée à la lumière laser proche infrarouge, une région spectrale particulièrement sûre pour les matériaux biologiques. Les agents de contraste traditionnels ont été basés sur des nanostructures d'or et d'argent, mais les procédures chimiques complexes nécessaires pour régler optiquement ces nanocomposés ont laissé les chercheurs à la recherche d'alternatives.

Malini Olivo et ses collègues du A*STAR Singapore Bioimaging Consortium et de l'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering ont étudié différents agents de contraste à base de polymères conjugués. Ces macromolécules organiques, qui contiennent des liaisons carbonées doubles et simples alternées, ont des électrons délocalisés dans leurs charpentes qui peuvent produire des propriétés optiques utiles telles que la photoluminescence. Les chercheurs ont identifié un polymère conjugué connu sous le nom de PFTTQ, un composé avec plusieurs cycles aromatiques, chaînes alkyles, atomes de soufre et d'azote - en tant qu'agent photoacoustique in vivo prometteur en raison de sa structure biocompatible et de son absorption de la lumière qui culmine dans le proche infrarouge.

Pour diriger cet agent de contraste vers les cellules cancéreuses, l'équipe a synthétisé des nanostructures de type « point » avec un noyau interne de PFTTQ entouré de chaînes de polyéthylène glycol solubles dans l'eau, terminé par une couche externe de molécules de folate, une vitamine qui se lie spécifiquement aux protéines réceptrices du folate couramment exprimées par les tumeurs cancéreuses du sein. Des expériences avec des cellules de cancer du sein modèle MCF-7 implantées chez la souris ont révélé les mérites de cette approche :en seulement une heure après l'administration des points de polymère conjugués au folate, de forts signaux photoacoustiques ont émergé des positions tumorales. La fonctionnalité folate a joué un rôle essentiel dans cette procédure de bio-imagerie, quadrupler les signaux photoacoustiques par rapport aux points PFTTQ non modifiés.

"Les nanoparticules de folate-PFTTQ ont un grand potentiel pour l'imagerie diagnostique et d'autres applications biomédicales, " dit Olivo. "Nous travaillons à élargir la bibliothèque de polymères biocompatibles à utiliser comme agents de contraste photoacoustiques moléculaires."