Nanofleurs magnétoplasmoniques pour le traitement de l'athérosclérose guidée par imagerie

Magnetoplasmonic nanoflowers for image-guided treatment of atherosclerosis

• Auteur / Autrice : Laila Yazigi
• Direction : Stéphane Roux, Rana Bazzi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chrono-Environnement
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)

Mots clés

Mots clés libres

Nanoparticules multifonctionnelles

Ciblage actif

Imagerie

Hyperthermie

Athérosclérose

Multifunctional nanoparticles

Active targeting

Medical imaging

Hyperthermia

Atherosclerosis

Résumé

Le projet nanoHyMPI vise à développer des nanostructures théranostiques magnétoplasmoniques obtenues par assemblage de nanoparticules d'or avec des nanofleurs de maghémite pour le traitement guidé par imagerie des plaques d'athérosclérose. La rupture de ces plaques est à l'origine d'accidents cardiovasculaires souvent fatals. Les propriétés magnétiques et plasmoniques des nanofleurs dorées (GIONF) permettent d'envisager leur application comme agents d'imagerie pour l'imagerie par résonance magnétique (IRM), pour l'imagerie des particules magnétiques (MPI), l'imagerie nucléaire après radiomarquage des nanoparticules d'or et comme agents thérapeutiques pour l'hyperthermie magnétique (MFH), la thérapie photothermique (PTT) et l'immunomodulation. Autour de ce projet sont réunis trois partenaires (Stéphane Roux et Rana Bazzi de Chrono-environnement (Université de Franche-Comté), Florence Gazeau de medMSC (Université Paris Cité) et Jeff Bulte de Johns Hopkins University (Baltimore, USA)) dont les compétences complémentaires sont un atout pour la réalisation de ce projet. Comme les GIONF sont au cœur de ce projet, une attention particulière sera portée à leur synthèse et leur optimisation. Les travaux préliminaires réalisés par le consortium du projet nanoHyMPI ont montré que les GIONF présentent un fort potentiel pour la thérapie guidée par imagerie. En outre leur biodistribution est adaptée pour le traitement de plaques d'athérosclérose. Cependant ces nanostructures magnétoplasmoniques qui sont obtenues par un assemblage contrôlé entre des nanoparticules d'or recouvertes de chélateurs (chAunNP) et de nanofleurs de maghémite (IONF) ne sont pas optimisées. Comme la taille, le caractère cristallin, la chimie de surface et le nombre de nanoparticules d'or par nanofleur sont des paramètres déterminants qui peuvent influer sur les propriétés magnétiques (IRM, MPI et MFH) et plasmoniques (PTT), sur la biodistribution et sur l'immunomodulation, un effort particulier sera porté sur la synthèse des nanoparticules d'or et des nanofleurs et sur leur assemblage en jouant sur les conditions de synthèse pour tenter d'établir une relation entre caractéristiques des nanofleurs dorées et conditions de synthèse. L'objectif de ce travail sera de sélectionner les nanofleurs dorées les plus prometteuses pour le traitement guidé par imagerie de l'athérosclérose.

The main objective of nanoHyMPI project is the validation of theranostic gold-iron oxide nanoflowers (GIONF) for image-guided precision treatment of atherosclerotic plaques using magnetic particle imaging (MPI), magnetic resonance imaging (MRI), and or computed tomography (CT). The treatment is based on the combination of nanoparticle-induced hyperthermia and immunomodulation. Owing to their composition, the theranostic nanoparticles can be used for two modes of heating: remotely-activated magnetic fluid hyperthermia (MFH, using the iron component) and photothermal therapy (PTT, using the properties of the ultrasmall gold nanoparticles assembly onto the iron oxide nanoflowers (IONFs)). Three partners (Stéphane Roux and Rana Bazzi from Chrono-environnement (University of Franche-Comté), Florence Gazeau from med-MSC (Paris Cité University) and Jeff Bulte from Johns Hopkins University (Baltimore, USA)) with complementary skills (from nanoparticles chemistry to treatment by hyperthermia and immunomodulation via imaging) are involved in this project. The pivotal role of the magnetoplasmonic GIONF in the project requires that their preparation and optimization receive a particular attention. GIONF are obtained by a controlled assembly between IONF with chAunNP (chelate-coated gold nanoparticles). The GIONF already developed (hereafter called reference GIONFs (rGIONF)) exhibit a high potential for combining several imaging modalities (MPI, MRI CT, and nuclear imaging) and magnetic and light-induced hyperthermia. They are characterized by a proper biodistribution for treating atherosclerotic plaques. However, these magneto-plasmonic nanostructures are not yet optimized. Since the size, the crystalline character, the surface chemistry and the amount of gold nanoparticles per GIONF are expected to affect their biodistribution, determine the magnetic and radiopaque properties for MRI, MPI, CT and MFH, the optical properties for PTT, as well as their immunomodulatory properties, a particular effort will be focused on the synthesis of gold nanoparticles and nanoflowers and on their assembly by playing on the synthesis conditions to try to establish a relationship between characteristics of the golden nanoflowers and synthesis conditions. These experiments will be performed with the ultimate goal to select the most suitable GIONF (sGIONF) for image-guided treatment of atherosclerosis.