Il y a plus de sept ans, Albert J. Sinusas, MARYLAND, professeur de médecine, radiologie, et génie biomédical, travaillait avec une équipe d'ingénieurs pour le développement d'un polymère imageable pour la prévention du remodelage indésirable après une crise cardiaque lorsqu'ils ont découvert par inadvertance que lorsque l'iode, un agent de contraste utilisé pour l'imagerie par rayons X, est emballé dans une nanoparticule, il y a une plus grande absorption des rayons X, améliorant potentiellement la visibilité.

Dans le développement de ce nouveau concept Sinusas, qui dirige le Yale Translational Research Imaging Center (Y-TRIC), se tourna vers Tarek Fahmy, Doctorat., professeur agrégé de génie biomédical et Dongin (Donoven) Kim, Doctorat., maintenant professeur assistant à l'Université de l'Oklahoma, et l'un des premiers stagiaires Y-TRIC soutenu par une subvention NIH T32 pour une formation en imagerie cardiovasculaire moléculaire et translationnelle multimodale, qui vient d'être renouvelé pour cinq années supplémentaires de financement.

L'équipe de recherche dirigée par Yale a découvert que lorsqu'elles sont emballées dans une nanoparticule, agents de contraste CT, comme l'iode, augmenté l'absorption des rayons X de près d'un ordre de grandeur, améliorant ainsi la sensibilité pour l'imagerie et la caractérisation de la maladie et réduisant potentiellement la toxicité par rapport aux agents de contraste conventionnels. Sinusas et l'équipe d'ingénieurs ont obtenu un brevet pour ce concept plus tôt cette année le 26 janvier, 2021.

"Nous avons découvert que lorsque les agents de contraste sont faits pour "s'entasser" ou se regrouper à l'échelle nanométrique (quelques centaines de nanomètres), cela améliorait l'amplitude globale du contraste de manière non linéaire, ce qui en bref signifiait que la diffusion des ondes électromagnétiques était amplifiée. Nous avons également constaté qu'il ne s'agissait tout simplement pas d'un effet d'amélioration des rayons X, mais un effet d'onde électromagnétique général, signifiant ondes optiques, les ondes radio, et d'autres où ils sont améliorés, " a déclaré Fahmy.

On pense qu'une nanoparticule mesure moins de 200 nanomètres. Lorsque ces minuscules particules sont remplies d'iode, ils remplissent un rôle essentiel en imagerie médicale par tomodensitométrie (TDM). Les tomodensitogrammes reposent sur des rayons X traités par ordinateur et ont de larges applications en imagerie médicale. Cependant, les chercheurs s'accordent à dire que cet outil de diagnostic comporte également un risque à long terme de développer des cancers secondaires dus aux rayonnements ionisants. Les composés à base d'iode couramment utilisés en conjonction avec l'imagerie aux rayons X peuvent entraîner une aggravation de la fonction rénale chez les patients présentant une insuffisance rénale. Par conséquent, l'utilisation d'une configuration améliorée de ces agents de contraste peut permettre une imagerie diagnostique avec moins de rayonnement et une concentration plus faible du contraste réduisant la toxicité globale.

Lorsqu'ils sont enfermés ou confinés dans des nanoparticules, l'agent de contraste a démontré différentes caractéristiques qui ont amélioré le contraste CT et améliorer l'imagerie. Plus de rayons X pourraient être absorbés, ce qui réduirait la toxicité associée à des concentrations élevées de ces agents de contraste. Les agents sont fabriqués à partir d'une fraction ou de polymères qui assurent une circulation prolongée et une perméation vasculaire minimale, et des temps de rétention potentiellement prolongés lorsqu'ils sont délivrés dans le muscle cardiaque pour améliorer la réparation après une blessure.

Avantages:

1. Sensibilité améliorée :une absorption accrue des rayons X entraîne une sensibilité accrue pour la détection de contraste, facilitant l'imagerie à ciblage moléculaire.
2. Moins de risques de toxicité :avec une sensibilité améliorée, permet l'utilisation de moins d'iode réduisant la toxicité
3. Intégration avec des nanomatériaux approuvés par la FDA :Avec l'incorporation d'iode dans des polymères approuvés par la FDA, il y a une plus grande chance de commercialisation.

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Sinusas est l'auteur de plus de 250 publications évaluées par des pairs et a reçu plusieurs brevets liés à l'imagerie cardiovasculaire multimodale. Le 7 janvier 2020 Sinusas a obtenu un autre brevet pour un système à base de cathéter avec une aiguille rétractable qu'il a développé avec Farhad Daghighian, Doctorat., comme méthode peu invasive pour détecter les radiotraceurs moléculairement ciblés utilisés pour la tomographie par émission de positons (TEP). Cette technologie à base de cathéter pourrait être utilisée pour guider l'administration de polymères théranostiques iodés pour la prévention du remodelage indésirable suite à une crise cardiaque.

Sinusas et John Stendahl, MARYLAND, Doctorat., également ancien stagiaire T32, testent maintenant les applications d'agents de contraste à base de fragments pour améliorer l'imageabilité des stents biorésorbables, et d'autres technologies d'imagerie futures, pour la détection précoce de la maladie et l'orientation du traitement.

Récemment, Kim était le co-auteur d'un article qui examinait les avantages du nanoconfinement. Le manuscrit « Théranostic du cancer à médiation par le nanoconfinement, " a été publié le 27 janvier dans le Archives de la recherche pharmaceutique .