Élaboration de nanoparticules d or fonctionnalisées pour l imagerie biologique par IRM

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1 Élaboration de nanoparticules d or fonctionnalisées pour l imagerie biologique par IRM P.-J. Debouttière, F. Vocanson,. Roux*, C. Billotey,. Beuf,. Tillement*, Y. Lin #, A. Favre-Reguillon #,. Pellet-Rostaing #, P. Perriat,R. Lamartine LACE Laboratoire d Application de la Chimie à l Environnement (UMR 5634) Université Claude Bernard-Lyon 1-43 boulevard du 11 novembre Villeurbanne cedex *LPCML, UCBL, Lyon - GEMPPM, IA, Lyon # LC, UCBL, Lyon CREATI, UCBL-IA, Lyon LRM, UCBL, Lyon GDR r-ano 28 ovembre 2006

2 Imagerie par résonance magnétique (IRM) Un analyse de très haute résolution Imagerie en 3 dimensions (tomographie) Permet l étude de la plupart des tissus et organes (os, muscles, cerveau ) Technique non invasive et sans effets secondaires 2

3 Principe de l IRM Basée sur la RM du proton Mesure du temps de désexcitation des protons des molécules d eau : la relaxation 2 composantes : longitudinale T 1 et transversale T 2 Contraste en fonction de la densité et de la mobilité des molécules d eau 3

4 Les agents de contraste Amélioration du contraste entre tissus de nature différente Les agents de contraste sont nécessaires dans 35% des IRM pratiquées Agents de contraste positif Agents de contraste négatif Ions paramagnétiques (Gd 3+, Mn 2+ ) Agents de susceptibilité magnétique Complexe de polyaminocarboxylates anoparticules Fe 2 3,Fe 3 AMI 25 DTPA Magnevist K= DTA Dotarem K= Élimination rénale Temps de rétention court (T 1/2 = 80 à 100 min) Pas d élimination rénale T 1/2 hépatique de 11 jours 4

5 Développement de nanoparticules d or Méthode de synthèse simple et maîtrisée on toxique Possibilité de polyfonctionnalisation Greffage en nombre de polyaminocarboxylates de gadolinium Augmentation de la concentration en gadolinium Augmentation du temps de rétention 5

6 ynthèse d un complexant thiolé DTPA bis anhydre H + 2 H 2 H H Triéthylamine Triethylamine H H H 2 C H 2 C C 2 H H H DTDTPA Rendement 90% Caractérisations : RM 1 H, RM 13 C, infrarouge, spectrométrie de masse 6

7 ynthèse de nanoparticules 7 DTDTPA- DTDTPA- DTDTPA- DTDTPA- DTDTPA- DTDTPA- abh 4 Méthanol / H 2 HAuCl 4 + DTDTPA DTDTPA- DTDTPA- Excès Caractérisation TEM : 25 Taille moyenne 2-2,5 nm Dispersité en taille Pourcentage 5 0 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,9 3,1 3,3 3,5 Diamètre (nm)

8 tabilité en fonction du ph tabilité sur une large gamme de ph >2 Charge négative attribuée à la déprotonation des groupements -CH 8

9 Caractérisation MET a b c Diffraction X d e 9

10 Caractérisation de la surface -5 T ( C) Au@DTDTPA:Gd TG(%) Au@DTDTPA 150 DTDTPA / particule -45 XP -55 ATG pectre XP 2p Un seul type de soufre H 2 C C 2 H HC H H Intensité Raw Intensity Peak um Background Peak 1 Peak Energie de liaison (ev)

11 Caractérisation de la surface ombre d atomes d or accessibles insuffisant Encombrement stérique trop important Travaux de Vance ou A.L. Vance et al., Langmuir, 2002, 18,

12 Formation d une multicouche Formation de ponts disulfures Pics (-) et (-Au) non dissociables en XP H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H anoparticule d'or H H H H H Explication de la stabilité sur une plage étendue de ph 12

13 Complexation du Gd 3+ Dosage de complexation à l aide d un agent coloré: le xylénol orange Xylénol Complexe de Gd X + Gd X + Au@DTDTPA + Gd 13

14 Propriétés de relaxation en IRM 0,25 0,2 [Gd 3+ ] 0,15 0,1 1/T 1 = 1/T d + r 1 [Gd] 1/T 1 mm/l r 1 0,05 0,01 [Gd] A B Au@DTDTPA:Gd 3, Au@DTDTPA 0,02 - DTPA:Gd 3,00 3,00 Gd 3+ 11,39 11,39 1,6 1,6 1,4 1,2 A: 1/T 1 = f([gd]) 1,4 B: 1/T 1 = f([a.c.]) 1, /T 1 (s -1 ) 0,8 1/T 1 (s -1 ) 0,8 1,6 1,4 0,6 0,6 1,2 1 0,4 0,4 1/T1 (s -1 ) 0,8 0,6 0,4 0,2 0,2 0, ,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 [G d ] (m M ) ,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 [agents decontraste] (mm) ,0005 0,001 0,0015 0,002 [agents de contraste] (m M)

15 Conclusion ynthèse du DTDTPA ynthèse de nanoparticules multicouches Complexation de l ordre de 150 Gd 3+ par particule Relaxation en T 1 supèrieure au DTPA:Gd anoparticule gold nanoparticle d or gadolinium Complexes chelates de gadolinium network 15

16 Perspectives Tests IRM in vitro et in vivo Évaluation de la constante d affinité du complexe DTDTPA:Gd Complexation de l europium Agent de détection multiple Ciblage et vectorisation médicale 16