Multifonctional gold nanoprobes for simultaneous PET/ IRM
Nanosondes multimodales pour l'imagerie simultanée IRM / TEP
Résumé
Medical imaging has become a cornerstone of the fight against various diseases (cancer, cardiovascular diseases) since it allows to detect and monitor the development of disease and to guide therapy. The current trend is to combine several complementary imaging techniques to exploit the advantages of each while overcoming their limitations. Among the numerous possibilities, the combination of magnetic resonance imaging (MRI) and positron emission tomography (PET) appears very attractive because it allies the high resolution of MRI to the exceptional sensitivity of PET. If the development of this imaging device is in itself a significant challenge, the design of multimodal probes also constitutes an essential step for exploiting MRI/PET fused technology. For achieving the development of multimodal probes for integrated MRI/PET, two strategies based on the multifunctional character of the nanoparticles have been explored, keeping in mind that these nanostructured imaging agents must be removed by renal clearance (Dh< 10 nm). The first one consists in the synthesis of ultrasmall gold nanoparticles coated by two different types of chelator for a selective complexation of gadolinium ions (for MRI) and of positron emitters (for PET). The second strategy allowed to reduce gold salt in presence of dithiolated molecules containing two specific complexation sites.The reduction of gold salt in presence of a mixture of two different dithiolated chelators or in presence of dithiolated molecules containing two specific complexation sites provides ultrasmall gold nanoparticles (core size (TEM): 2-3 nm and hydrodynamic diameter (DLS): 6-8 nm) which are able to immobilize both gadolinium ions and 64-copper (II) ions as it was shown by the characterization after radiolabeling. As a result, the biodistribution of these nanoparticles can be monitored by T1-weighted MRI and by PET on a same animal with the same imaging device integrating PET and MRI modalities after a single intravenous injection.This study confirmed also a free circulation and a renal excretion without any indesirable accumulation within the healthy organs.This work has shown that ultrasmall gold nanoparticles coated by two different types of chelator or molecules containing two specific complexation sites have a high potential for bimodal imaging MRI/PET.
L'imagerie médicale est devenue la pierre angulaire de la lutte contre diverses maladies (cancer, maladies cardiovasculaires) puisqu'elle permet de détecter et de suivre l'évolution de la maladie et d'orienter le traitement. La tendance actuelle consiste à combiner plusieurs techniques d’imagerie complémentaires pour exploiter les avantages de chacune d’elles tout en surmontant leurs limites. Parmi les nombreuses possibilités, la combinaison de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et de la tomographie par émission de positon (TEP) semble très intéressante, car elle allie la haute résolution de l'IRM à la sensibilité exceptionnelle de la TEP. Si le développement de ce dispositif constitue en soi un défi de taille, la conception de sondes multimodales constitue également une étape essentielle pour l'exploitation d’imageurs intégrés IRM/TEP. Pour réaliser le développement de sondes multimodales pour l’imagerie simultanée IRM/TEP, deux stratégies basées sur le caractère multifonctionnel des nanoparticules ont été explorées, en gardant à l'esprit que ces agents d'imagerie doivent être éliminés par clairance rénale (Dh ˂ 10 nm). La première a consisté en la synthèse de nanoparticules d'or ultrapetites revêtues par deux types différents de chélateur pour une complexation sélective des ions gadolinium (IRM) et des émetteurs de positons (TEP). La deuxième stratégie a reposé sur la réduction d’un sel d’or en présence de molécules dithiolées contenant deux sites de complexation spécifiques. La réduction du sel d'or en présence d'un mélange de deux différents chélateurs ou en présence de molécules dithiolées contenant deux sites de complexation spécifiques a fourni des nanoparticules d'or ultrapetites (taille du cœur d’or (TEM) : 2 à 3 nm et diamètre hydrodynamique (DLS) : 6 - 8 nm) capables d’immobiliser à la fois les ions gadolinium et les ions cuivre-64. En conséquence, la biodistribution de ces nanoparticules a pu être suivie simultanément par IRM et TEP sur un même animal avec le même dispositif d'imagerie IRM/TEP intégré et après une seule injection intraveineuse. Cette étude a également confirmé une libre circulation des nanoparticules et une excrétion rénale sans aucune accumulation indésirable dans l'organisme sain. Ce travail a montré que les nanoparticules d'or ultrapetites revêtues par deux types différents de chélateurs ou des molécules contenant deux sites de complexation spécifiques possèdent un fort potentiel pour l'imagerie bimodale IRM/TEP.
Origine : Version validée par le jury (STAR)