Les PEG-IONC ont injecté l'agent de contraste comme le gadolinium est injecté, par bolus intraveineux. L'injection n'a causé aucune toxicité évidente sur les primates non humains. Crédit :IBS
Les principales causes de décès dans le monde, cardiopathies ischémiques et accidents vasculaires cérébraux, avec une autre source majeure de maladie, c'est le cancer, nécessitent une imagerie appropriée des vaisseaux sanguins. Une équipe formée par le Centre de recherche sur les nanoparticules, au sein de l'Institut des sciences fondamentales, en collaboration avec des scientifiques de l'hôpital provincial d'Anhui et de l'hôpital universitaire national de Séoul, ont testé un nouvel agent de contraste non toxique pour l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et l'angiographie par résonance magnétique (ARM) qui pourrait être supérieur au colorant courant dominant, gadolinium. Publié dans Nature Génie Biomédical , cet agent de contraste très prometteur a eu du succès sur les chiens, lapins et singes.
Les agents de contraste sont souvent utilisés pour améliorer la visibilité de la radiologie des tissus mous et des structures internes du corps, en particulier dans les maladies cardiovasculaires et cérébrales. Le choix des agents de contraste IRM et ARM approuvés par la FDA est assez limité et ils présentent tous des inconvénients. Le gadolinium est le produit de contraste IRM le plus couramment utilisé, mais il laisse des dépôts dans les os et le cerveau, et est toxique pour les patients souffrant de problèmes rénaux. Comme alternative, les agents de contraste à base de nanoparticules d'oxyde de fer sont pratiquement inutilisés en raison de la lisibilité difficile des résultats. Contrairement au gadolinium, qui apparaît comme un signal blanc, l'oxyde de fer est difficile à distinguer de l'air, hémorragie, calcification, dépôt de métal, et caillots sanguins. HYEON Taeghwan, directeur du Center for Nanoparticle Research explique :« Prenons l'exemple d'une analyse IRM d'un cerveau atteint d'Alzheimer :l'oxyde de fer dans les vaisseaux sanguins apparaîtrait en noir et les plaques amyloïdes en gris. Il est très difficile de reconnaître les plaques de l'arrière-plan. Car c'est la raison, les nanoparticules d'oxyde de fer actuelles ne sont plus utilisées et nous avons commencé à chercher d'autres options. » Cela se produit parce que le gadolinium est un agent de contraste dit de type T1, tandis que l'oxyde de fer actuel est classé T2.
Précédemment, l'équipe IBS a conçu des nanoparticules d'oxyde de fer T1 ultra petites (PEG-IONC), prouvé la possibilité de les synthétiser en grande quantité, et les a testés sur des souris. Aujourd'hui, leurs recherches ont fait un bond en avant :« La recherche sur les souris ne peut pas se traduire directement par l'homme, nous avons donc voulu tester si ces nanoparticules fonctionnent sur les grands animaux, comme les chiens, lapins et singes. Finalement, notre objectif est de pouvoir comprendre s'ils peuvent devenir un nouvel outil de diagnostic pour l'homme, " commente Hyeon.
L'agent de contraste PEG-IONCs a été utilisé pour suivre dynamiquement une ischémie du côté gauche du cerveau d'un singe. Après l'injection des PEG-IONC (b), les détails deviennent plus clairs. Crédit :IBS
Pour tester l'applicabilité des PEG-IONC, l'équipe de recherche a réalisé une IRM et une ARM sur des lapins, chiens beagle, et des singes macaques.
Avec un petit diamètre et un revêtement inoffensif, les PEG-IONC présentent plusieurs caractéristiques souhaitables. Le diamètre hydrodynamique des PEG-IONC d'environ 12 nanomètres est beaucoup plus petit et plus uniforme que les nanoparticules d'oxyde de fer disponibles dans le commerce. De plus, dans la préparation des IONC, Les scientifiques d'IBS ont utilisé des composants sûrs, comme l'acide oléique, alcool oléique, et le polyéthylène glycol (PEG), qui sont couramment utilisés dans les formulations pharmaceutiques. Des études de compatibilité hématologique et tissulaire chez des singes macaques ont révélé que les PEG-IONC sont hautement biocompatibles. Pour donner un exemple, la plupart des agents de contraste IRM à base d'oxyde de fer disponibles en clinique, tels que le ferumoxyde et le ferumoxtran, doivent être perfusés lentement pour minimiser l'incidence de l'hypotension et d'autres effets secondaires graves. D'autre part, Les PEG-IONC ont été administrés sans problème, comme le gadolinium.
Finalement, après l'utilisation réussie des PEG-IONC en ARM statique, les scientifiques ont mené une imagerie dynamique plus difficile pour voir les schémas de flux vasculaire de l'ischémie cérébrale (la cause de l'accident vasculaire cérébral) chez les chiens et les singes. L'ischémie cérébrale est un trouble causé par un flux sanguin insuffisant vers le cerveau et sa détection précoce avec des agents de contraste IRM est vitale pour la survie des patients. Dans l'expérience, les images ont été prises à plusieurs moments, toutes les 1,5 secondes après l'injection de l'agent de contraste pour voir les schémas de perfusion sanguine dans le cerveau. Une occlusion de l'artère cérébrale moyenne a été détectée.
Bien que d'autres investigations précliniques rigoureuses soient nécessaires, les études pilotes actuelles sur les primates non humains démontrent clairement un grand potentiel des PEG-IONC pour l'agent de contraste T1 de nouvelle génération pour l'IRM.
