Les microcapsules marquées avec du zirconium-89 pour l’administration de médicaments peuvent être suivies d’une imagerie TEP


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Crédit photo: CC0 Public Domain

chimistes des polymères et des radionucléides de l’Université de l’Alabama à Birmingham rapportent ce qu’ils disent « pourrait représenter une avancée majeure dans les systèmes d’administration de médicaments à microcapsules ».

Les microcapsules UAB avec du zirconium-89 radioactif sont le premier exemple de capsules polymères creuses capables d’imagerie par tomographie par émission de positons () à long sur plusieurs jours in vivo. Dans des travaux antérieurs, les chercheurs de l’UAB ont montré que les capsules creuses peuvent remplies d’une dose efficace du médicament anticancéreux doxorubicine, qui peut ensuite être libérée par ultrasons thérapeutiques, ce qui brise les microcapsules.

L’imagerie TEP avec du zirconium-89 – avec une demi-vie de 3,3 jours – a permis de tracer les capsules chez les souris de test pendant jusqu’à sept jours. La principale étape de la recherche actuelle a été l’incorporation covalente d’un chélateur de zirconium, déféroxamine, ou DFO, dans les couches des microcapsules. Cela a augmenté la liaison étroite de l’émetteur de positons en zirconium-89 à la paroi de la microcapsule.

« Les systèmes produits sont un exemple d’un théranostique avancé avec la capacité de combiner l’administration contrôlée de médicaments avec des capacités d’imagerie TEP stables », ont déclaré Eugenia Kharlampieva, Ph.D. et Suzanne Lapi, Ph.D., co-auteurs principaux . « Nous pensons que ce système jette également les bases d’un support médicamenteux universel qui peut être associé à des traitements ciblés avancés tels que les thérapies géniques spécifiques au patient et conduire à l’amélioration de la santé humaine grâce à des médicaments de précision à ciblage moléculaire et guidés par l’image. »

Ce système d’administration de médicaments pourrait – après des modifications de surface pour augmenter les capacités de ciblage – offrir une alternative non invasive à la chirurgie du cancer ou à la chimiothérapie systémique pour les tumeurs solides. Le terme théranostique, un portemanteau des mots thérapie et diagnostic, fait référence à des nanoparticules ou microcapsules qui peuvent servir d’agents d’imagerie diagnostique et de supports de médicaments thérapeutiques.

La pénurie relative de particules fonctionnalisées de zirconium-89, selon Kharlampieva et Lapi, pourrait être due à la fois au manque de laboratoires capables de travailler avec cet isotope et aux défis associés à son incorporation stable dans un support de médicament polymère. . À l’UAB, Kharlampieva est professeur au département de chimie de l’UAB College of Arts and Sciences et codirecteur du Centre UAB pour les nanomatériaux et la bio-intégration. Son laboratoire de chimie des polymères a été le pionnier de la recherche sur les microcapsules creuses constituées d’une alternance de couches d’acide tannique biocompatible et de poly (N-vinylpyrrolidone) ou TA / PVPON. Les couches sont formées autour d’un noyau sacrificiel qui se dissout lorsque les couches sont complètes. Dans la recherche actuelle, le chélateur du DFO était lié de manière covalente au PVPON, et les capsules se composaient de couches alternées de TA et de PVPON-DFO pour un total de six ou 12 bicouches.

Lapi est professeur de radiologie et vice-président de la recherche translationnelle. Elle est la directrice de l’UAB Cyclotron Facility, qui produit des radionucléides cliniques et expérimentaux. Lapi dirige également le laboratoire de radiochimie et la division de recherche avancée en imagerie médicale.

Les chercheurs de l’UAB ont découvert que les capsules à six bicouches (TA / PVPON-DFO) conservaient en moyenne 17% de plus de zirconium-89 que leurs homologues (TA / PVPON), suggérant que la liaison du DFO avec le PVPON était un fournit une chélation stable. L’imagerie TEP in vivo de souris a montré une excellente stabilité et un contraste d’imagerie qui était toujours présent sept jours après l’injection. Les capsules s’accumulaient principalement dans la rate, le foie et les poumons, et il y avait une accumulation négligeable dans le fémur. Puisque le fémur est l’endroit où le zirconium-89 libre s’accumule, ce manque d’enrichissement dans le fémur a confirmé une liaison stable du radiotraceur à la capsule. Enfin, l’application de miroirs à ultrasons thérapeutiques aux capsules fonctionnalisées en zirconium a libéré le médicament anticancéreux doxorubicine chargé dans les microcapsules en quantités thérapeutiques.

Ainsi, les microcapsules surmontent trois limitations rencontrées avec la majorité des théranostiques actuels pilotés par TEP: 1) une mauvaise rétention du radiométal au fil du temps, 2) de faibles capacités de chargement de médicaments et 3) des capacités d’imagerie TEP à durée limitée.

Co-premiers auteurs de l’étude «Multilayer Microcapsules with Shell-Chelated 89Zr for PET Imaging and Controlled Delivery», publiée dans la revue Matériaux appliqués et interfaces ACSétaient Veronika Kozlovskaya, Ph.D., et Aaron Alford, Ph.D., UAB Department of Chemistry.


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Plus d’information:
Veronika Kozlovskaya et coll. Microcapsules multicouches avec 89Zr chélaté en coquille pour l’imagerie TEP et l’administration contrôlée, Matériaux appliqués et interfaces ACS (2020). DOI: 10.1021 / acsami.0c17456

Fourni par l’Université de l’Alabama à Birmingham

Citation: Les microcapsules d’administration de médicaments marquées au zirconium-89 peuvent être tracées par imagerie TEP (2021, 21 janvier) obtenue le 22 janvier 2021 sur https://phys.org/news/2021-01-drug-delivery-microcapsules -tagged-zirconium a été récupéré -tracked.html

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