Un nouveau, La nanoparticule d'oxyde de fer spécialement revêtue développée par une équipe du MIT et d'ailleurs pourrait fournir une alternative aux agents de contraste conventionnels à base de gadolinium utilisés pour les procédures d'imagerie par résonance magnétique (IRM). Dans des cas rares, les agents de gadolinium actuellement utilisés se sont avérés produire des effets indésirables chez les patients présentant une insuffisance rénale.

L'avènement de la technologie IRM, qui est utilisé pour observer les détails d'organes ou de vaisseaux sanguins spécifiques, a été une énorme aubaine pour le diagnostic médical au cours des dernières décennies. Environ un tiers des 60 millions de procédures d'IRM effectuées chaque année dans le monde utilisent des agents améliorant le contraste, contenant principalement l'élément gadolinium. Bien que ces agents de contraste se soient pour la plupart avérés sûrs au cours de nombreuses années d'utilisation, certains effets secondaires rares mais significatifs sont apparus dans un très petit sous-ensemble de patients. Il pourrait bientôt y avoir un substitut plus sûr grâce à cette nouvelle recherche.

A la place des produits de contraste à base de gadolinium, les chercheurs ont découvert qu'ils peuvent produire un contraste IRM similaire avec de minuscules nanoparticules d'oxyde de fer qui ont été traitées avec un revêtement de zwitterion. (Les zwitterions sont des molécules qui ont des zones de charges électriques positives et négatives, qui s'annulent pour les rendre globalement neutres.) Les résultats sont publiés cette semaine dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , dans un article de Moungi Bawendi, le professeur de chimie Lester Wolfe au MIT; Il Wei, un post-doctorant du MIT; Olivier Bruns, un chercheur scientifique du MIT ; Michael Kaul au Centre médical universitaire de Hambourg-Eppendorf en Allemagne; et 15 autres.

Agents de contraste, injecté au patient au cours d'une procédure d'IRM et conçu pour être rapidement éliminé du corps par les reins par la suite, sont nécessaires pour faire des détails fins des structures d'organes, vaisseaux sanguins, et d'autres tissus spécifiques clairement visibles sur les images. Certains agents produisent des zones sombres dans l'image résultante, tandis que d'autres produisent des zones claires. Les principaux agents de production de zones claires contiennent du gadolinium.

Les particules d'oxyde de fer ont été largement utilisées comme agents de contraste négatifs (foncés), mais les radiologues préfèrent largement les agents de contraste positifs (légers) tels que les agents à base de gadolinium, car le contraste négatif peut parfois être difficile à distinguer de certains artefacts d'imagerie et de saignements internes. Mais alors que les agents à base de gadolinium sont devenus la norme, les preuves montrent que dans de très rares cas, ils peuvent conduire à une maladie incurable appelée fibrose systémique néphrogénique, ce qui peut être fatal. En outre, les preuves montrent maintenant que le gadolinium peut s'accumuler dans le cerveau, et bien qu'aucun effet de cette accumulation n'ait encore été démontré, la FDA enquête sur les dommages potentiels.

"Au cours de la dernière décennie, de plus en plus d'effets secondaires sont apparus" des agents de gadolinium, Bruns dit, ce qui a conduit l'équipe de recherche à rechercher des alternatives. "Aucun de ces problèmes n'existe pour l'oxyde de fer, " au moins aucun qui n'a encore été détecté, il dit.

La principale nouveauté de cette équipe a été de combiner deux techniques existantes :fabriquer de très petites particules d'oxyde de fer, et attacher certaines molécules (appelées ligands de surface) à l'extérieur de ces particules pour optimiser leurs caractéristiques. Le noyau inorganique d'oxyde de fer est suffisamment petit pour produire un contraste positif prononcé en IRM, et le ligand de surface zwitterionique, qui a été récemment développé par Wei et ses collègues du groupe de recherche Bawendi, rend les particules d'oxyde de fer solubles dans l'eau, compact, et biocompatibles.

La combinaison d'un très petit noyau d'oxyde de fer et d'une coque de ligand ultrafine conduit à un diamètre hydrodynamique total de 4,7 nanomètres, en dessous du seuil de clairance rénale de 5,5 nanomètres. Cela signifie que l'oxyde de fer enrobé devrait rapidement disparaître à travers les reins et ne pas s'accumuler. Cette propriété de clairance rénale est une caractéristique importante où les particules se comportent de manière comparable aux agents de contraste à base de gadolinium.

Maintenant que les premiers tests ont démontré l'efficacité des particules en tant qu'agents de contraste, Wei et Bruns disent que la prochaine étape sera de faire d'autres tests toxicologiques pour montrer la sécurité des particules, et de continuer à améliorer les caractéristiques du matériau. "Ce n'est pas parfait. Nous avons encore du travail à faire, " dit Bruns. Mais parce que l'oxyde de fer est utilisé depuis si longtemps et de tant de manières, même comme supplément de fer, tout effet négatif pourrait vraisemblablement être traité par des protocoles bien établis, disent les chercheurs. Si tout va bien, l'équipe envisage de créer une start-up pour mettre le matériel en production.

Pour certains patients qui sont actuellement exclus de l'IRM en raison des effets secondaires potentiels du gadolinium, les nouveaux agents "pourraient permettre à ces patients d'être à nouveau éligibles" à la procédure, dit Bruns. Et, s'il s'avère que l'accumulation de gadolinium dans le cerveau a des effets négatifs, une élimination globale du gadolinium pour de telles utilisations pourrait être nécessaire. « Si cela s'avérait être le cas, cela pourrait potentiellement être un remplacement complet, " il dit.

L'équipe de recherche comprenait des chercheurs en chimie du MIT, génie biologique, science et ingénierie nucléaires, sciences du cerveau et cognitives, et les départements de science et d'ingénierie des matériaux et son programme en sciences et technologies de la santé; et au Centre médical universitaire de Hambourg-Eppendorf; Université Brown ; et l'Hôpital général du Massachusetts. Il a été soutenu par le MIT-Harvard NIH Center for Cancer Nanotechnology, l'Army Research Office via l'Institute for Soldier Nanotechnologies du MIT, le Centre de recherche biomédicale laser financé par le NIH, le Centre MIT Deshpande, et le septième programme-cadre de l'Union européenne.