Les chercheurs du NCSU et de l'UNC utilisent la nanotechnologie pour lutter contre les caillots sanguins tenaces
Date publiée:RALEIGH – Des chercheurs en ingénierie ont développé une nouvelle technique pour éliminer les caillots sanguins particulièrement résistants, en utilisant des nanogouttelettes et une « perceuse » 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.
Plus précisément, la nouvelle approche est conçue pour traiter les caillots sanguins rétractés, qui se forment sur des périodes prolongées 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 éléments clés : les nanogouttelettes et la perceuse à ultrasons.
Les nanogouttelettes sont constituées de minuscules sphères lipidiques remplies de perfluorocarbures liquides (PFC). Plus précisément, les nanogouttelettes sont remplies de PFC à bas point d’ébullition, ce qui signifie qu’une petite quantité d’énergie ultrasonore provoquera la conversion du liquide en gaz. Lorsqu’ils se transforment en gaz, les PFC se dilatent rapidement, vaporisant les nanogouttelettes et formant des bulles microscopiques.
"Nous introduisons des nanogouttelettes sur le site du caillot et, comme elles sont si petites, elles sont capables de pénétrer et de se transformer en microbulles dans les caillots lorsqu'elles sont exposées aux ultrasons", explique Leela Goel, première auteure d'un article sur le caillot. travail. Goel est titulaire d'un doctorat. étudiant au département commun de génie biomédical de l'Université d'État de Caroline du Nord et de l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill.
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 amène à se comporter comme de minuscules marteaux-piqueurs, perturbant la structure physique du caillot et aidant à dissoudre les caillots. Cette vibration crée également des trous plus grands dans la masse du caillot qui permettent aux médicaments anticoagulants véhiculés par le sang de pénétrer profondément dans le caillot et de le décomposer davantage.
La technique est rendue possible par la perceuse à ultrasons – qui est un transducteur à ultrasons suffisamment petit pour être introduit dans le vaisseau sanguin via un cathéter. La perceuse peut diriger les ultrasons directement vers l’avant, ce qui la rend extrêmement précise. Il est également capable de diriger suffisamment d’énergie ultrasonore vers l’emplacement ciblé pour activer les nanogouttelettes, sans endommager les tissus sains environnants. La perceuse intègre un tube qui permet aux utilisateurs d'injecter des nanogouttelettes sur le site du caillot.
Lors de tests in vitro, les chercheurs ont comparé diverses combinaisons de traitements 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, d'ultrasons et de traitements médicamenteux était la plus efficace, réduisant la taille du caillot de 40%, plus ou moins 9%", explique Xiaoning Jiang, doyen F. Duncan, professeur émérite de génie mécanique et aérospatial à NC. État et auteur correspondant de l’article. « L’utilisation seule des nanogouttelettes et des ultrasons a réduit la masse de 30%, plus ou moins 8%. Le deuxième meilleur traitement impliquait un traitement médicamenteux, des microbulles et des ultrasons – et cela réduisait la masse du caillot de seulement 17%, plus ou moins 9%. Tous ces tests ont été réalisés avec la même période de traitement de 30 minutes.
« Ces premiers résultats de tests sont très prometteurs. »
"L'utilisation des ultrasons pour perturber les caillots sanguins a été étudiée depuis des années, y compris plusieurs études substantielles chez des patients en Europe, avec un succès limité", déclare le co-auteur Paul Dayton, William R. Kenan Jr. Professeur émérite de génie biomédical à l'UNC et État NC. "Cependant, l'ajout de nanogouttelettes à faible point d'ébullition, combinée à la perceuse à ultrasons, a démontré une avancée substantielle dans cette technologie."
"Les prochaines étapes impliqueront des tests précliniques sur des modèles animaux qui nous aideront à évaluer dans quelle mesure cette technique peut être sûre et efficace pour traiter la thrombose veineuse profonde", explique Zhen Xu, professeur de génie biomédical à l'Université du Michigan et co-auteur. du papier.
Le papier, "Sonothrombolyse dirigée par cathéter à médiation par nanogouttelettes des caillots sanguins rétractés,» est publié en libre accès dans la revue Microsystèmes et nano-ingénierie. L'article a été co-écrit par Huaiyu Wu et Bohua Zhang, titulaires d'un doctorat. étudiants de NC State; et Jinwook Kim, chercheur postdoctoral au Département commun de génie biomédical de l'UNC et de NC State.
Le travail a été réalisé avec le soutien des National Institutes of Health, dans le cadre de la subvention R01HL141967.
Une startup appelée SonoVascular, Inc., cofondée par Jiang, a obtenu une licence pour la technologie de « forage » à ultrasons auprès de NC State. SonoVascular et NC State espèrent travailler avec des partenaires industriels pour faire progresser la technologie. Les nanogouttelettes à faible point d'ébullition, co-inventées par Dayton, ont également fait l'objet d'un brevet américain. Cette technologie a été autorisée par la société dérivée Triangle Biotechnology, Inc., cofondée par Dayton. Les co-auteurs de l'étude, Dayton, Kim, Xu et Jiang, ont également déposé une demande de brevet relative à la sonothrombolyse médiée par les nanogouttelettes.
(C) NCSU
Source originale de l’article : WRAL TechWire