Améliorer la sécurité des perfusions intraveineuses de médicaments chez les patients grâce à des modèles novateurs de puces micro-fluidique

Enhance the SAfety of Intravenous drug infusions in patients with innovative models of VEssel-on-Microfluidic chip

• Auteur / Autrice : Sarah Drihem
• Direction : Anthony Treizebre, Pascal Odou
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Micro-nanosystèmes et capteurs
• Date : Inscription en doctorat le 09/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie

Mots clés

Mots clés libres

Microfluidique

Dispositifs médicaux

Imcompatibilités médicamenteuses

Perfusions

Organes sur puce

Microfluidic

Medical Devices

Drugs incompatibilities

Infusions

Organs on chip

Résumé

Plusieurs médicaments injectables présentent un intérêt médical majeur, comme la vancomycine. Cet antibiotique est couramment prescrit dans les unités de soins intensifs contre les infections sévères causées par le staphylocoque doré résistant à la méthicilline. Il reste le premier choix de nombreux traitements empiriques, mais il peut induire plusieurs effets indésirables tels que la néphrotoxicité et la phlébite. Cette toxicité peut être liée au débit de perfusion prolongé et peut être dépendante de la dose et du pH. De plus, de nombreuses incompatibilités médicamenteuses impliquent la vancomycine et peuvent être responsables de la libération de précipités ou de particules dans le patient, augmentant ainsi la réponse inflammatoire. Il est intéressant de noter que les recommandations en matière de dose et d'administration sont hétérogènes et controversées dans la littérature, et qu'elles sont principalement basées sur des études in vitro et animales limitées. Les modèles in vitro innovants constituent le chaînon manquant entre ces études et les recommandations cliniques. Leurs performances permettraient de tirer des conclusions précises sur la cytotoxicité et la meilleure façon de préparer et d'administrer des médicaments injectables, tels que la vancomycine. Cette thèse propose de développer un nouveau dispositif de compréhension basé sur la technologie émergente des ''organes sur puce''. En juin 2021, le gouvernement français a lancé un ambitieux plan de recherche et développement, ''Innovation Santé 2030'', qui repose sur notre capacité à trouver des solutions diagnostiques et thérapeutiques adéquates. Il permettra de déployer des politiques de prévention et de soins efficaces, largement accessibles et adaptées aux protocoles cliniques et pharmacologiques. Nous proposons : i) d'améliorer la sécurité de l'administration de médicaments par voie intraveineuse (IV) chez les patients en concevant de nouveaux systèmes de vaisseaux sanguins sur puce (VoC) sous flux pour imiter le '' bras du patient '' en termes de géométries et de dimensions, ii) d'établir les mécanismes de réponse cellulaire impliqués au point d'insertion du cathéter, là où les médicaments injectables passent dans les veines et iii) de fournir des stratégies améliorant la sécurité et l'efficacité de la perfusion de médicaments, avec la première application de la perfusion de vancomycine. Ce projet de thèse implique deux équipes de recherche complémentaires : GRITA et IEMN dans un programme translationnel et multidisciplinaire sur la recherche ''Technologies pour la santé''.

Several injectable drugs are of major medical interest, such as vancomycin. This antibiotic is commonly prescribed in intensive care units for severe infections caused by methicillin-resistant Staphylococcus aureus. It remains the first choice of many empirical treatments, but it can induce several adverse effects such as nephrotoxicity and phlebitis. This may be related to the rate of prolonged infusion and may be dose and pH dependent. Additionally, many drug incompatibilities involve vancomycin and may be responsible for the release of particles or particles into the patient, thereby affecting the inflammatory response. Interestingly, dose and administration recommendations are heterogeneous and controversial in the literature, and are primarily based on limited in vitro and animal studies. Innovative in vitro models constitute the missing link between these studies and clinical recommendations. Their performance would allow precise conclusions to be drawn about cytotoxicity and the best way to prepare and administer injectable drugs, such as vancomycin. This thesis proposes to develop a new understanding device based on the emerging technology of “organs on a chip”. In June 2021, the French government launched an ambitious research and development plan, “Health Innovation 2030”, which is based on our ability to find adequate diagnostic and therapeutic solutions. It will make it possible to deploy effective prevention and care policies, widely accessible and adapted to clinical and pharmacological protocols. We propose to: i) improve the safety of intravenous (IV) drug delivery in patients by designing novel blood vessel-on-chip (VoC) systems under flow to mimic the ''patient's arm'' in terms geometries and dimensions, ii) to establish the cellular response mechanisms involved at the point of catheter insertion, where injectable drugs pass into the veins and iii) to provide strategies improving the safety and effectiveness of the drug infusion, with the first application of vancomycin infusion. This thesis project involves two complementary research teams: GRITA and IEMN in a translational and multidisciplinary program on “Technologies for Health” research.