Nanozymes inorganiques agissant comme agents thérapeutiques et de contraste en IRM et TEP

Le groupe CIC biomaGUNE Molecular and Functional Biomarkers a développé une méthode micro-ondes synthétique rapide et rentable pour produire des nanoparticules de ferrite de manganèse ultra-petites qui agissent comme des agents de contraste multimodaux avancés en imagerie par résonance magnétique (IRM) et en tomographie par émission de positrons (TEP). ); ils possèdent également une activité catalytique intracellulaire grâce à laquelle une réduction sans précédent de la croissance tumorale peut être induite, pour des matériaux de ce type, dans un modèle préclinique de cancer du sein. Les résultats de cette recherche, publiés par la revue Petitdémontrent que ces nanoparticules ont des caractéristiques robustes pour des applications nanobiotechnologiques.

Les nanoparticules ultra-petites de ferrite de manganèse sont composées de fer, de manganèse et d’oxygène ; ce sont des particules d’oxyde de fer mesurant environ 4 nanomètres et qui contiennent du manganèse intégré dans leur structure cristalline. Traditionnellement, ces types de particules sont produites au moyen de procédés organiques chronophages qui nécessitent des phases de purification fastidieuses. Dans ces cas, leur revêtement organique rendait impossible leur utilisation en milieu aqueux ou biologique. Cependant, en utilisant une méthode rapide assistée par micro-ondes dans ce travail, « nous avons pu démontrer qu’il est possible de produire ces nanoparticules hydrosolubles prêtes à l’emploi aussi bien dans les cellules que dans les études précliniques, et qui sont simultanément très efficaces comme agents de contraste pour l’IRM et comme nanozymes imitant la catalase. De plus, cette synthèse permet le marquage radio-isotopique à des fins de contraste en imagerie TEP, ce qui élargit son application en bioimagerie », a déclaré Susana Carregal, chercheuse associée au CIC biomaGUNE et au CIBERES.

Dans cette étude, le groupe de recherche de Carregal a prouvé « à la fois in vitro et dans des études précliniques sur le cancer du sein que ces nanoparticules réduisent le peroxyde d’hydrogène et augmentent le niveau d’oxygène à l’intérieur des cellules tumorales. Ces deux petites molécules contrôlent des fonctions cellulaires importantes avec des implications directes pour l’apparition de maladies telles que la fibrose pulmonaire ou le cancer, ces nanozymes pourraient donc être utilisées dans des traitements dans lesquels la régulation de ces métabolites est cruciale », a expliqué Carregal.

Une bibliothèque de nanoparticules aux propriétés magnétiques et catalytiques variées

Au moyen de petits changements, ce groupe de recherche a produit une bibliothèque de 14 particules aux propriétés magnétiques et catalytiques variées : « Nous pouvons contrôler la quantité de manganèse que nous insérons dans les particules sans altérer les propriétés telles que la charge ou la taille, qui sont importantes en ce qui concerne à leur biosécurité et à leur biodistribution dans le corps. En ajustant la quantité de manganèse, nous pouvons amener les nanozymes à adopter diverses propriétés d’imagerie et catalytiques », a déclaré le Dr Carregal. De cette façon, le nanozyme le plus approprié pourrait être sélectionné en fonction de l’application choisie.

« Le fait que la TEP puisse être réalisée simultanément avec l’IRM et le fait que les particules elles-mêmes démontrent une atténuation de la croissance tumorale est une avancée remarquable. Cela n’avait jamais été vu auparavant. Les particules n’avaient normalement pas d’impact sur la croissance tumorale par elles-mêmes. « , a déclaré Carrégal. Ces applications prometteuses ouvrent de nouvelles voies pour le développement d’agents théranostiques plus performants (agents remplissant à la fois des fonctions thérapeutiques et diagnostiques). « En principe, il s’agit d’une étude à un stade préliminaire, elle démontre le potentiel de ces matériaux », a-t-elle ajouté.

Le chercheur insiste sur le fait qu’« il reste encore beaucoup de chemin à parcourir. Bien que nous ayons mis au point un procédé de synthèse plus efficace et moins coûteux, et que nous ayons démontré son impact sur la biologie cellulaire, l’étude des mécanismes d’ajustement des métabolites et des la biosécurité à long terme devrait être développée davantage. »

Le groupe de recherche a fourni un outil précieux dans le domaine des nanozymes « grâce non seulement à leur efficacité catalytique, mais aussi à leur utilisation combinée comme agent de contraste multimodal ». portée est prouvée dans des applications pouvant avoir un impact sur la société », conclut Carregal.