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Monitoring in vivo en temps réel de l'exposition à la doxorubicine à un endroit spécifique à l'aide de l'émission dans le NIR-II de SWCNT 

La majorité des agents chimiothérapeutiques, malgré leur efficacité à annihiler les cellules cancéreuses, sont connus pour avoir des effets secondaires ingérables et irréversibles qui empêchent leur utilisation à des doses plus élevées. Il est essentiel de comprendre les fluctuations de la distribution des médicaments et de surveiller la toxicité cumulative à différents endroits pour évaluer les limites de doses spécifiques aux patients. Dans une étude récente [1] réalisée par le groupe de Daniel Heller au Memorial Sloan Kettering Cancer Center, le monitoring et la quantification en temps réel de la doxorubicine, un médicament de chimiothérapie efficace contre la division cellulaire rapide, a été réalisée à la fois in vitro et in vivo à l'aide du microscope hyperspectral IMA™ et l'imageur préclinique IR VIVO™.

La détection de la doxorubicine a été réalisée à l'aide d'un capteur implantable à base de nanotubes de carbone en suspension dans l'ADN développé par le groupe de Heller. Les mesures de fluorescence ont été acquises à travers la peau à l’aide de l’imageur hyperspectral infrarouge préclinique de Photon, IR VIVO™. Les résultats présentés sur la figure 1 montrent que les changements de longueur d'onde dans l'émission du capteur permettent une détection quantitative de la doxorubicine et de sa toxicité cumulative dans la zone péritonéale.

Fig. 1 | La liaison de la doxorubicine à des nanotubes de carbone à paroi unique (SWCNT) se traduit par une émission diffuse et décalée vers le rouge de la photoluminescence des nanotubes. a) Vue d'ensemble schématique du capteur SWCNT implanté à l'intérieur et à l'extérieur de la cavité péritonéale. b) Émission spectrale des capteurs implantés avant (courbe bleue foncée) et après (courbe bleue claire) l'injection de doxorubicine. c) Monitoring périodique de l'émission de longueur d'onde centrale du capteur à l'intérieur de la cavité péritonéale après injection.

La capacité d'effectuer une analyse pharmacocinétique rapide in vivo a le potentiel de faciliter considérablement les études précliniques, en surveillant la biodistribution des médicaments au fil du temps chez un seul animal au lieu de disséquer un animal différent à chaque période de temps. Cliniquement, un capteur cumulatif pourrait aider à prédire les limites de doses à vie spécifiques au patient en surveillant la biodistribution des médicaments. Cela pourrait réduire l'incidence des effets indésirables tels que la cardiotoxicité.

[1] Harvey, J. D., Williams, R. M., Tully, K. M., Baker, H. A., Shamay, Y., & Heller, D. A. (2019). An in Vivo Nanosensor Measures Compartmental Doxorubicin Exposure. Nano Letters, 19(7), 4343–4354. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b00956