L'échographie biodégradable ouvre le sang

Aug 22, 2023

Un nouvel échographe biodégradable bien plus puissant que les appareils précédents pourrait rendre les cancers du cerveau plus faciles à traiter, rapportent des chercheurs de l'Université du Connecticut dans Science Advances. L'étude a été soutenue par la National Science Foundation des États-Unis.

Lorsqu'une personne reçoit un diagnostic de tumeur cancéreuse au cerveau, celle-ci est généralement retirée chirurgicalement, puis une chimiothérapie est utilisée pour éliminer les cellules cancéreuses restantes. Mais les cancers du cerveau sont particulièrement résistants à la chimiothérapie, car la paroi des vaisseaux sanguins empêche le passage des grosses molécules susceptibles de nuire au cerveau.

Ceux-ci empêchent également les chimio-médicaments et autres traitements utiles de tuer les cellules cancéreuses du cerveau et de traiter d’autres maladies cérébrales. Un moyen sûr et efficace de franchir la barrière hémato-encéphalique, comme on l'appelle, consiste à utiliser des ultrasons pour secouer suffisamment les cellules pour ouvrir des pores suffisamment grands pour permettre au médicament de passer à travers.

"Les solutions créatives de cette équipe à un problème humain critique démontrent le pouvoir de l'intégration de l'ingénierie et de la médecine"

- Kathryn Jablokow

Mais faire passer une échographie à travers l’épais crâne humain n’est pas facile. Généralement, plusieurs appareils à ultrasons puissants doivent être placés stratégiquement autour du crâne et soigneusement focalisés sur le site de la tumeur avec un appareil IRM immédiatement après l'administration de la chimiothérapie à l'hôpital.

"Nous pouvons éviter tout cela en utilisant un dispositif implanté" dans le cerveau lui-même, explique l'ingénieur biomédical Thanh Nguyen. "Nous pouvons l'utiliser à plusieurs reprises, permettant à la chimiothérapie de pénétrer dans le cerveau et de tuer les cellules tumorales." Il existe déjà un appareil à ultrasons implantable disponible dans le commerce, mais il est composé de matériaux céramiques potentiellement toxiques et doit être retiré chirurgicalement une fois le traitement terminé.

Les chercheurs ont trouvé une nouvelle solution. Ils ont fait pousser des cristaux de glycine et les ont ensuite intentionnellement brisés en morceaux de quelques centaines de nanomètres seulement. Ils les ont ensuite filés (sous haute tension selon un procédé appelé électrofilage) avec de la polycaprolactone (PCL), un polymère biodégradable, pour fabriquer des films piézoélectriques composés de nanofibres de glycine et de PCL.

Sous une faible tension, le film peut générer des ultrasons à 334 kilopascals, soit à peu près la même chose qu'un implant cérébral à ultrasons en céramique. L’équipe recouvre le film glycine-PCL d’autres polymères biodégradables pour le protéger. Le Poly-L-Lactide, un revêtement possible, met environ six semaines à se décomposer.

L'équipe a effectué un examen de sécurité du dispositif implanté dans le cerveau pendant six mois et a constaté qu'il n'avait aucun effet indésirable sur la santé des souris. Ils vont maintenant commencer à tester la sécurité et l’efficacité sur les grands animaux.

"Les solutions créatives de cette équipe à un problème humain critique démontrent le pouvoir de l'intégration de l'ingénierie et de la médecine", déclare Kathryn Jablokow, directrice de programme à la direction de l'ingénierie de la NSF.