Les tumeurs cérébrales, les hémorragies cérébrales et les difficulties neurologiques et psychologiques sont souvent difficiles à traiter avec des médicaments. Et même lorsque des médicaments efficaces sont disponibles, ceux-ci ont tendance à avoir des effets secondaires graves car ils circulent dans tout le cerveau et pas seulement dans la zone qu’ils sont censés traiter. Deal with à cette condition, les chercheurs ont bon espoir de pouvoir un jour proposer une approche plus ciblée permettant d’acheminer les médicaments vers des lieux très précis. À cette fin, ils sont en educate de développer des mini-transporteurs pouvant être guidés à travers le labyrinthe dense de vaisseaux sanguins.
Des chercheurs de l’ETH Zurich, de l’Université de Zurich et de l’Hôpital universitaire de Zurich sont parvenus pour la première fois à guider des microvéhicules à travers les vaisseaux sanguins du cerveau d’un animal grâce aux ultrasons.
L’échographie au lieu du magnétisme
Par rapport aux technologies de navigation choices telles que celles basées sur les champs magnétiques, les ultrasons offrent certains avantages. Daniel Ahmed, professeur de robotique acoustique à l’ETH Zurich et directeur de l’étude, explique : « En as well as d’être largement utilisés dans le domaine médical, les ultrasons sont sûrs et pénètrent profondément dans le corps. »
Pour leur microvéhicule, Ahmed et ses collègues ont utilisé des microbulles remplies de gaz et recouvertes de lipides – les mêmes substances dont sont constituées les membranes cellulaires biologiques. Les bulles ont un diamètre de 1,5 micromètres et sont actuellement utilisées comme matériau de contraste en imagerie échographique.
Comme les chercheurs l’ont montré, ces microbulles peuvent être guidées à travers les vaisseaux sanguins. « Étant donné que ces bulles, ou vésicules, sont déjà approuvées pour une utilisation chez les humains, il est possible que notre technologie sera approuvée et utilisée dans des traitements pour les humains plus rapidement que d’autres types de microvéhicules actuellement en développement », explique Ahmed. Il a reçu une Starting up Grant du Conseil européen de la recherche ERC en 2019 pour son projet de recherche et de développement de cette technologie.
Un autre avantage des microbulles guidées par ultrasons est qu’elles se dissolvent dans l’organisme une fois leur travail effectué. En utilisant une autre approche, celle des champs magnétiques, les microvéhicules doivent être magnétiques, et il n’est pas facile de développer des microvéhicules biodégradables. De as well as, les microbulles développées par les chercheurs de l’ETH Zurich sont petites et lisses. « Cela nous permet de les guider facilement le extended de capillaires étroits », explique Alexia Del Campo Fonseca, doctorante du groupe d’Ahmed et auteur principal de l’étude.
Aller à contre-courant
Au cours des dernières années, Ahmed et son groupe ont travaillé en laboratoire pour développer leur méthode de guidage des microbulles à travers des vaisseaux étroits. Aujourd’hui, en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Zurich et de l’hôpital universitaire de Zurich, ils ont testé cette méthode sur des vaisseaux sanguins dans le cerveau de souris. Les chercheurs ont injecté les bulles dans le système circulatoire des rongeurs, où elles sont entraînées dans le sang sans aucune aide extérieure. Cependant, les chercheurs ont réussi à utiliser les ultrasons pour maintenir les vésicules en area et les guider à travers les vaisseaux cérébraux dans le sens contraire du flux sanguin. Les chercheurs ont même pu guider les bulles à travers des vaisseaux sanguins alambiqués ou les faire changer de direction plusieurs fois afin de les orienter vers les branches les as well as étroites de la circulation sanguine.
Pour contrôler les mouvements des microvéhicules, les chercheurs ont également fixé quatre petits transducteurs à l’extérieur du crâne de chaque souris. Ces appareils génèrent des vibrations dans la gamme des ultrasons, qui se propagent à travers le cerveau sous forme d’ondes. À certains factors du cerveau, les ondes émises par deux ou plusieurs transducteurs peuvent soit s’amplifier, soit s’annuler. Les chercheurs guident les bulles à l’aide d’une méthode sophistiquée d’ajustement de la sortie de chaque transducteur individuel. L’imagerie en temps réel leur montre dans quelle path se déplacent les bulles.
Pour créer l’imagerie nécessaire à cette étude, les chercheurs ont utilisé la microscopie à deux photons. À l’avenir, ils souhaitent également utiliser les ultrasons eux-mêmes pour l’imagerie et prévoient d’améliorer la technologie des ultrasons à cette fin.
Dans cette étude, les microbulles n’étaient pas équipées de médicaments. Les chercheurs ont d’abord voulu montrer qu’ils pouvaient guider les microvéhicules le very long des vaisseaux sanguins et que cette technologie était adaptée à une utilisation dans le cerveau. C’est là que se trouvent des programs médicales prometteuses, notamment dans le traitement du cancer, des accidents vasculaires cérébraux et des difficulties psychologiques. La prochaine étape des chercheurs consistera à attacher les molécules médicamenteuses à l’extérieur de l’enveloppe de la bulle pour le transportation. Ils souhaitent améliorer la méthode dans son ensemble jusqu’à ce qu’elle puisse être utilisée chez l’homme, en espérant qu’elle servira un jour de foundation au développement de nouveaux traitements.
