Si l'administration traditionnelle de médicaments était une sorte de peinture, ça peut ressembler au paintball. Avec un bon objectif, une majorité de la peinture se termine sur la cible, mais il coule aussi et éclabousse, transportant des jets de peinture à travers la cible.

Si le médicament doit entrer dans la circulation sanguine et circuler dans tout votre corps pour traiter une maladie où qu'elle se trouve, ce système de livraison de type paintball peut fonctionner. Mais cela ne fonctionnera pas pour une administration de médicament ciblée et précise.

Une approche de livraison plus pointue ressemblerait davantage à « de la peinture par numéros, " une technique qui permettrait la livraison précise d'une certaine quantité de médicaments à un endroit précis. Des chercheurs de la James McKelvey School of Engineering et de la School of Medicine de l'Université Washington à St. Louis développent les outils nécessaires à un tel système de livraison de médicaments. , qu'ils appellent peinture à dose de cavitation.

Leurs recherches ont été publiées en ligne cette semaine dans Rapports scientifiques .

A l'aide d'ultrasons focalisés avec son agent de contraste, microbulles, pour administrer des médicaments à travers la barrière hémato-encéphalique (FUS-BBBD), l'équipe de recherche, dirigé par Hong Chen, professeur adjoint de génie biomédical à la McKelvey School of Engineering, et professeur adjoint de radio-oncologie à la Faculté de médecine, a été en mesure de surmonter une partie de l'incertitude de l'administration du médicament.

Cette méthode tire parti de l'expansion et de la contraction des microbulles lorsqu'elles interagissent avec les ultrasons, essentiellement en pompant le médicament administré par voie intraveineuse là où l'échographie pointe.

Pour déterminer où et combien de médicaments étaient livrés, les chercheurs ont utilisé des nanoparticules marquées avec des radio-étiquettes pour représenter des particules de médicament, ont ensuite utilisé l'imagerie par tomographie par émission de positons (TEP) pour suivre leur localisation et leurs concentrations. Ils pourraient alors créer une image détaillée, montrant où allaient les nanoparticules et à quelles concentrations.

Il y a un accroc, bien que.

"Le problème est, L'imagerie TEP est coûteuse et associée à une exposition radioactive, " dit Chen.

L'équipe s'est donc tournée vers l'imagerie par cavitation passive (PCI), une technique d'imagerie par ultrasons en cours de développement par plusieurs groupes pour imager la distribution spatiale de la cavitation des microbulles, ou l'oscillation de microbulles dans le champ ultrasonore.

Pour déterminer si l'ICP pouvait également déterminer avec précision la quantité de médicaments à un certain endroit, ils ont corrélé une image PCI avec une image TEP (dont ils savaient qu'elle pouvait quantifier la concentration d'agents radioactifs).

"Nous avons trouvé qu'il y a une corrélation pixel par pixel entre l'imagerie par ultrasons et l'imagerie TEP, " dit Yaoheng Yang, l'auteur principal de cette étude et un doctorat de deuxième année. étudiant au département de génie biomédical. L'image PCI, donc, peut être utilisé pour prédire où va un médicament et combien il y a de médicament. D'où, elle a appelé la nouvelle technique de peinture à dose de cavitation.

Aller de l'avant, Chen pense que cette méthode pourrait changer radicalement la façon dont certains médicaments sont délivrés. L'utilisation de la peinture à dose de cavitation en tandem avec des ultrasons focalisés permettra aux médecins de délivrer des quantités précises de médicaments à des endroits spécifiques, par exemple, cibler différentes zones d'une tumeur avec exactitude.

"Je pense que cette technique de peinture de dose de cavitation en combinaison avec l'administration de médicaments au cerveau par ultrasons focalisés ouvre de nouveaux horizons dans l'administration de médicaments au cerveau spatialement ciblée et modulée, " dit Chen.

Elle a récemment reçu une subvention de 1,6 million de dollars de l'Institut national d'imagerie biomédicale et de bioingénierie des National Institutes of Health (NIH) pour travailler sur la combinaison de l'administration intranasale de médicaments et des ultrasons focalisés (FUSIN) avec cette recherche.

L'équipe de recherche de la Washington University School of Medicine comprenait Xiaohui Zhang, associé de recherche postdoctoral en radiologie; Richard Laforest, professeur agrégé de radiologie; Yongjian Liu, professeur agrégé de radiologie; et Jeffrey F. Williamson, professeur de radio-oncologie. De McKelvey Engineering :Haoheng Yang; et Dezhuang Ye.