Des chercheurs en génie ont mis au point une nouvelle technique pour éliminer les caillots sanguins particulièrement tenaces, en utilisant des nanogouttelettes conçues et un « foret » à ultrasons pour briser les caillots de l'intérieur vers l'extérieur. La technique n'a pas encore fait l'objet d'essais cliniques. Les tests in vitro ont montré des résultats prometteurs.

Spécifiquement, la nouvelle approche est conçue pour traiter les caillots sanguins rétractés, qui se forment sur de longues périodes et sont particulièrement denses. Ces caillots sont particulièrement difficiles à traiter car ils sont moins poreux que les autres caillots, ce qui rend difficile la pénétration des médicaments qui dissolvent les caillots sanguins dans le caillot.

La nouvelle technique comporte deux composants clés :les nanogouttelettes et le foret à ultrasons.

Les nanogouttelettes sont constituées de minuscules sphères lipidiques remplies de perfluorocarbures liquides (PFC). Spécifiquement, les nanogouttelettes sont remplies de PFC à bas point d'ébullition, ce qui signifie qu'une petite quantité d'énergie ultrasonore entraînera la conversion du liquide en gaz. En se transformant en gaz, les PFC se développent rapidement, vaporiser les nanogouttelettes et former des bulles microscopiques.

"Nous introduisons des nanogouttelettes sur le site du caillot, et parce que les nanogouttelettes sont si petites, ils sont capables de pénétrer et de se transformer en microbulles dans les caillots lorsqu'ils sont exposés aux ultrasons, " dit Leela Goel, premier auteur d'un article sur l'œuvre. Goel est titulaire d'un doctorat. étudiant au Département conjoint d'État de génie biomédical UNC-NC.

Une fois les microbulles formées dans les caillots, l'exposition continue des caillots aux ultrasons fait osciller les microbulles. La vibration rapide des microbulles les fait se comporter comme de minuscules marteaux-piqueurs, perturber la structure physique du caillot, et aide à dissoudre les caillots. Cette vibration crée également des trous plus grands dans la masse du caillot qui permettent aux médicaments anticoagulants transmis par le sang de pénétrer profondément dans le caillot et de le décomposer davantage.

La technique est rendue possible par le foret à ultrasons, qui est un transducteur à ultrasons suffisamment petit pour être introduit dans le vaisseau sanguin via un cathéter. La perceuse peut viser les ultrasons directement devant, ce qui le rend extrêmement précis. Il est également capable de diriger suffisamment d'énergie ultrasonore vers l'emplacement ciblé pour activer les nanogouttelettes, sans endommager les tissus sains environnants. Le foret intègre un tube qui permet aux utilisateurs d'injecter des nanogouttelettes sur le site du caillot.

Dans les tests in vitro, les chercheurs ont comparé diverses combinaisons de traitement médicamenteux, l'utilisation de microbulles et d'ultrasons pour éliminer les caillots, et la nouvelle technique, utilisant des nanogouttelettes et des ultrasons.

"Nous avons constaté que l'utilisation de nanogouttelettes, l'échographie et le traitement médicamenteux étaient les plus efficaces, diminuer la taille du caillot de 40%, plus ou moins 9%, " dit Xiaoning Jiang, Doctorat., Dean F. Duncan professeur émérite de génie mécanique et aérospatial à l'État de Caroline du Nord et auteur correspondant de l'article. "L'utilisation des nanogouttelettes et des ultrasons seuls a réduit la masse de 30%, plus ou moins 8 %. Le deuxième meilleur traitement impliquait un traitement médicamenteux, microbulles, et les ultrasons, et cela a réduit la masse du caillot de seulement 17 %, plus ou moins 9 %. Tous ces tests ont été effectués avec la même période de traitement de 30 minutes.

"Ces premiers résultats de test sont très prometteurs."

"L'utilisation des ultrasons pour perturber les caillots sanguins est étudiée depuis des années, y compris plusieurs études substantielles chez des patients en Europe, avec un succès limité, " dit le co-auteur Paul Dayton, Doctorat., William R. Kenan Jr. Professeur émérite de génie biomédical à l'UNC et à l'État de Caroline du Nord. "Toutefois, l'ajout des nanogouttelettes à bas point d'ébullition, combiné avec la perceuse à ultrasons a démontré une avancée substantielle dans cette technologie."

"Next steps will involve pre-clinical testing in animal models that will help us assess how safe and effective this technique may be for treating deep vein thrombosis, " says Zhen Xu, a professor of biomedical engineering at the University of Michigan and co-author of the paper.

Le papier, "Nanodroplet-Mediated Catheter-Directed Sonothrombolysis of Retracted Blood Clots, " is published open access in the journal Microsystems &Nanoengineering .