LIPOSOMES SUPERPARAMAGNETIQUES POUR L IMAGERIE MEDICALE ET LA VECTORISATION DE PRINCIPES ACTIFS

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1 UNIVERSITÉ PARIS-SUD CENTRE D'ÉTUDES PHARMACEUTIQUES Physico-Chimie - Pharmacotechnie - Biopharmacie UMR CNRS 8612 LIPOSOMES SUPERPARAMAGNETIQUES POUR L IMAGERIE MEDICALE ET LA VECTORISATION DE PRINCIPES ACTIFS Sylviane LESIEUR

2 Administration d un Principe Actif et Barrières Biologiques EPITHELIUM ENDOTHELIUM VASCULAIRE CIRCULATION SANGUINE protéines plasmatiques MEMBRANE CELLULAIRE COMPARTIMENT INTRACELLULAIRE distribution dans tout l organisme enzymes Biodisponibilité? Effets secondaires? Elimination UTILISER UN VECTEUR POUR Contrôler la biodistribution Diminuer les doses administrées Délivrer dans les tissus d intérêt de façon spécifique au niveau cellulaire

3 Stratégies de Vectorisation molécule unique toxicité? stabilité in vivo? biodistribution? ciblage? modification de surface stabilité + biodistribution + ciblage Chimique (liaisons covalentes): Difficile? Reversible? Fonctionalité? Physique (adsorption): risque d instabilitd instabilité? incorporation dans des nanoréservoirs conserve la concentration locale stabilité accrue contrôle de la biodisponibilité vectorisation active/passive modification de surface plus facile

4 Liposomes stabilisés par un polymère hydrophile: le poly(éthylène glycol), fluorescents et chargés en ferrofluide 5 mol% phospholipide-peg DSPE-PEG 2000 stabilisation stérique furtivité 94 mol% phospholipide naturel Egg PC 180±50 nm 1 mol% phospholipide fluorescent rhodamine-pe suivi des lipides in vivo microscopie de fluorescence Ferrofluide Citraté nanocristaux de maghémite γ-fe 2 O 3 Agent de contraste IRM Guidage Magnétique Hyperthermie stabilisation électrostatique anions citrate diamètre magnétique 7.54±0.38 nm 500 nm diamètre hydrodynamique 20±0.6 nm

5 Magnétoliposomes Microscopie électronique par cryo-transmission bille de latex 220 nm Microscopie confocale X liposomes L 200 nm mole Fe(III)/mole lipide [FeIII] locale = M 60 nanocristaux/vésicule en moyenne Liposomes marqués à la rhodamine λ exc :543 nm

6 Superparamagnétisme et efficacité de contraste pour l IRM Rapport des relaxivités 0.47 T 37 C Courbes d aimantation b r2/r Appliedmagnetic field (Gauss) 5 0 Ma gh e e mi t En do r em Si ne r em M / Ms M / Ms 1/Ti = 1/Teau + ri [Fe] a mole Fe/mole Lip

7 Etude Pharmacocinétique sur modèle de souris femelles Swiss CD1 double analyse des concentrations sanguines Les lipides par spectroscopie de fluorescence Prélèvements sanguins en fonction du temps Le ferrofluide par relaxométrie Corrélation lipides/fer Rapport Fe/lip initial maintenu constant Les magnétoliposomes circulent intacts Circulation prolongée jusqu à 24 h % Fe(III) 24h 4h 1h 5min % lipides t = mm Lipides 3.4 mm Fe(III)

8 Angiographie IRM sur des souris males Swiss Nude Axial T 1 -weighted spin echo Images 1.5 T Thorax à 24 h 200 µl 4 µmoles lipides 7 µmoles Fe(III) Artère pulmonaire Magnétoliposomes PEG-ylés B Bloodenhancement (%) Réhaussement des vaisseaux en fonction du temps SE Time (h) SPGR 24 Les magnétoliposomes sont bien furtifs

9 Guidage magnétique: expérience de magnétophorèse 24 mm y z x y x z = 6 mm Migration des particules z Champ magnétique B = 174 mt gradient de champ B = 18.5 mt/mm 6 mm Aimant permanent Objectif microscope

10 Guidage magnétique in vivo dans des tumeurs solides Cancer de la prostate blood vessel Tumor magnet human prostatic adenocarcinoma PC3 male Swiss nude mice magnet 200 µl 4 µmoles lipid 7µmoles Fe(III) lipid bilayer Fibered Confocal Fluorescence Microscopy magnetic fluid Magnetic Resonance Imaging

11 Magnetic Targeting towards Solid Tumor Cell-viZio TM experiments 488 nm laser source collection nm Magnet-exposed tumor 8h after injection

12 Guidage magnétique dans des tumeurs solides Imagerie par Résonance Magnétique 24 h after injection 1.5 T 3D : SPGR T R = 37.4, T E = Control tumor Magnet-exposed exposed tumor Active targeting Number of animals CT TT Percentage of tumor surface enhanced

13 Guidage Magnétique dans les cellules PC3 prostatiques humaines : Etude in vitro X 63 zoom 2 Cell membrane y magnet Internalized liposomes Nucleus x Cell membrane z Nucleus x

14 Guidage Magnétique dans les cellules PC3 prostatiques humaines L aimant concentre les magnétoliposomes au niveau des cellules ce qui augmente leur capture Corrélation lipides/fer Capture de Vésicules intègres Lipides (fluorescence) Fer (magnétophorèse)

15 Guidage magnétique dans le cerveau et manipulation «magnétique» in vivo des magnétoliposomes Souris males C57BL/6 microscopie confocale dynamique de fluorescence

16 Thèses Marie-Sophie MARTINA Jean-Paul FORTIN Charlotte RIVIERE Vincent PLASSAT *** Valérie CABUIL, Christine MENAGER Laboratoire des Liquides Ioniques et Interfaces Chargées, Paris VI Claire WILHELM, Florence GAZEAU Laboratoire Matières er systèmes Complexes, Paris VII Olivier CLEMENT Laboratoire de Recherche en Imagerie, Necker Jacques SEYLAZ Centre de Recherche Cardiovasculaire, Lariboisière M.S. Martina et al J. Am. Chem. Soc. 127, , 2005 J.P. Fortin et al Radiology 238(2), , 2006 C. Rivière et al Radiology 244(2), , 2006 M.S. Martina et al Molecular Imaging Biol 6, , 2007 M.S. Martina et al Biomaterials 28(28) , 2007 V. Plassat et al Int. J. Pharmaceutics 344(1 2), , 2007 M.S. Martina et al Biomaterials 29(30), , 2008