Mélanie Thomas
Un nouvel ultrason biodégradable beaucoup moreover puissant que les appareils précédents pourrait rendre les cancers du cerveau plus faciles à traiter, rapportent des chercheurs de l’Université du Connecticut dans le numéro du 14 juin de Science Advancements.
Le cancer du cerveau touche furthermore de 24 000 personnes aux États-Unis chaque année, et moreover de 18 000 Américains en mourront en 2023, selon l’American Cancer Culture.
Lorsqu’une personne est diagnostiquée avec une tumeur cérébrale cancéreuse, elle est généralement retirée chirurgicalement, puis une chimiothérapie est utilisée pour éponger les cellules cancéreuses restantes. Mais les cancers du cerveau sont particulièrement résistants à la chimiothérapie, car or truck la paroi des vaisseaux sanguins empêche le passage de grosses molécules susceptibles de nuire au cerveau. Ceux-ci empêchent également les chimio-médicaments utiles et autres thérapeutiques de tuer les cellules cancéreuses du cerveau et de traiter d’autres maladies du cerveau. 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.
Mais obtenir des ultrasons à travers le crâne humain épais n’est pas facile. En règle générale, plusieurs appareils à ultrasons puissants doivent être stratégiquement placés autour du crâne et soigneusement concentrés sur le website de la tumeur avec un appareil d’IRM immédiatement après l’administration de la chimiothérapie à l’hôpital. Le processus prend cinq ou 6 heures et les puissants ultrasons peuvent endommager les tissus. Il est rarement fait moreover d’une fois, même si la plupart des patients atteints de cancers du cerveau agressifs reçoivent une chimiothérapie pendant des mois. L’application d’ultrasons à chaque fois que le patient reçoit une chimiothérapie serait beaucoup in addition efficace. Mais parce que le processus d’IRM-échographie est si lourd, il est rarement effectué.
“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 chimio 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 fait de matériaux céramiques potentiellement toxiques et doit être retiré chirurgicalement une fois le traitement terminé.
Le laboratoire de Nguyen est spécialisé dans les polymères piézoélectriques biodégradables. Piézoélectrique signifie qu’un matériau vibre lorsqu’un petit courant électrique le traverse. Ils avaient déjà construit un implant cérébral à ultrasons piézoélectrique sûr et biodégradable, mais il n’était pas aussi puissant que la céramique piézoélectrique traditionnelle. Ainsi, le laboratoire Nguyen avec les étudiants diplômés Thinh T. Le et Meysam Chorsi, qui est co-dirigé par le professeur d’ingénierie Horea Ilies et le doyen de l’ingénierie Kazem Kazerounian, ainsi que le postdoc Feng Lin, ont utilisé une approach totalement nouvelle pour produire une échographie polymère biodégradable tout comme puissants que ceux en céramique.
L’équipe voulait utiliser des cristaux de glycine, un acide aminé qui est une protéine courante dans le corps et qui s’est récemment révélé fortement piézoélectrique. La glycine est sûre et biodégradable, mais trop il se dissout rapidement dans l’eau. Les cristaux piézoélectriques de glycine sont également fragiles et se brisent facilement, ce qui rend extrêmement difficile la manipulation du matériau et sa fabrication en un appareil à ultrasons utile.
Les chercheurs ont trouvé une nouvelle resolution. Ils ont fait pousser des cristaux de glycine, puis les ont intentionnellement brisés en morceaux de quelques centaines de nanomètres seulement. Ils les ont ensuite filés (sous haute rigidity dans un procédé appelé électrofilage) avec du polycaprolactone (PCL), un polymère biodégradable, pour fabriquer des movies piézoélectriques composés de nanofibres de glycine et de PCL. Sous une petite pressure entraînée (~, 15 Vrms), le movie peut générer des ultrasons à 334 kilo-Pascals, à peu près la même chose qu’un implant cérébral à ultrasons en céramique. L’équipe enduit le film de glycine-PCL d’autres polymères biodégradables pour le protéger. Poly-L-Lactide (PLLA), un revêtement achievable, prend approximativement six semaines à se décomposer.
Les chercheurs ont testé l’appareil chez des souris atteintes d’un cancer du cerveau. Ils ont traité les souris avec du PTX (paclitaxel), un puissant produit chimique de chimiothérapie efficace contre le cancer du cerveau mais difficile à franchir la barrière hémato-encéphalique. L’échographie glycine-PCL a permis à PTX de contourner la barrière hémato-encéphalique – les tumeurs ont diminué et le traitement a doublé la durée de vie des souris atteintes d’un cancer du cerveau par rapport aux souris qui n’ont reçu aucun traitement. Le traitement combiné ultrasons glycine-PCL + PTX était également beaucoup furthermore efficace pour les souris que le traitement avec PTX seul, ou PTX et ultrasons de la version originale, moins puissante, de l’appareil à ultrasons biodégradable du laboratoire Nguyen, basé sur PLLA.
En as well as de l’efficacité thérapeutique susmentionnée, l’équipe a déjà effectué un examen de sécurité de 6 mois sur le dispositif implanté à l’intérieur du cerveau et a constaté qu’il n’avait aucun effet néfaste sur la santé des souris. Ils vont maintenant commencer à tester l’innocuité et l’efficacité chez les grands animaux.
Cette recherche a été financée par les subventions R21NS116095 et RO1NS131310 des National Institutes of Health (NIH) au laboratoire Nguyen.
