Les chercheurs de l'Université Rice ont synthétisé une nouvelle génération d'agents de contraste grandement améliorée pour le marquage et le suivi en temps réel des cellules souches dans le corps.

L'agent combine des nanotubes de carbone ultracourts et des amas de bismuth qui apparaissent sur les rayons X pris avec des scanners de tomodensitométrie (CT). Le composé stable fonctionne plus de huit fois mieux que le matériau de première génération introduit en 2013, selon les chercheurs.

« La principale application sera de les suivre dans les thérapies à base de cellules souches pour voir si les cellules sont attirées vers le site de la maladie, par exemple, cancer—et à quelle concentration, " a déclaré le chimiste Rice Lon Wilson à propos du composé que les chercheurs appellent Bi4C@US-tubes.

« L'imagerie par résonance magnétique est actuellement utilisée à cette fin et elle fonctionne assez bien, mais la technologie des rayons X en clinique est beaucoup plus disponible, " dit-il. " C'est plus rapide et moins cher, et cela pourrait faciliter les études précliniques pour suivre les cellules souches in vivo. »

Le processus développé par l'équipe de Wilson et ses collègues du CHI St. Luke's Health-Baylor St. Luke's Medical Center et Baylor College of Medicine est détaillé ce mois-ci dans le journal de l'American Chemical Society. Matériaux et interfaces appliqués ACS .

Le bismuth est utilisé en cosmétique, pigments et produits pharmaceutiques, notamment comme principe actif du bismuth rose (alias Pepto-Bismol), un antiacide. Pour cette application, des nanoclusters de bismuth développés par le laboratoire du chimiste Rice Kenton Whitmire, un co-auteur de l'article, sont associés à des nanotubes de carbone traités chimiquement pour les raccourcir entre 20 et 80 nanomètres et ajouter des défauts à leurs parois latérales. Les nanoclusters, qui représentent environ 20 pour cent du composé, semblent se fixer fortement aux nanotubes via ces défauts.

Lorsqu'il est introduit dans les cellules souches, les nanotubes traités deviennent facilement repérables, dit Wilson. "C'est très intéressant de voir une culture cellulaire opaque aux rayons X. Elles ne sont pas aussi foncées que les os (que les rayons X ne peuvent pas pénétrer), mais ils sont vraiment sombres quand ils sont chargés de ces agents."

Le composé a été testé dans un scanner à l'hôpital St. Luke's Baylor, qui a comparé les capacités des nanotubes vides, la génération précédente de tubes Bi@US et le nouveau composé. Les unités Hounsfield sont utilisées pour mesurer l'atténuation des rayons X des agents de contraste. Les tests ont trouvé environ 188 unités Hounsfield pour les nanotubes ultracourts simples, 227 pour les anciens tubes Bi@US et 2, 178 pour le dernier composé. La plupart des tissus mous se situent entre 30 et 100 unités Hounsfield, on s'attendait donc à ce que les cellules marquées avec le nouveau composé se démarquent.

Des tests supplémentaires ont montré que les grappes tiennent fermement à leurs nanotubes. Les chercheurs n'ont détecté aucune libération de bismuth des nanotubes testés à température corporelle pendant 48 heures.

Wilson a déclaré qu'il appartiendrait à la Food and Drug Administration fédérale d'approuver le nouveau composé pour une utilisation chez l'homme. "Mais nous sommes en mesure de commencer des études précliniques maintenant que nous avons déterminé dans quelle mesure nous pouvons charger les cellules et le fait que les cellules ne sont apparemment pas endommagées par la technologie et les courtes rafales de rayons X, " il a dit.