Nouvel agent de contraste à base de nanoparticules de nickel pour l'imagerie photoacoustique des tissus profonds

L'imagerie photoacoustique a acquis une attention mondiale pour capturer des images sans provoquer de douleurs ni utiliser de rayonnement ionisant. Récemment, de nombreux chercheurs ont beaucoup étudié l'observation des tissus profonds pour appliquer l'imagerie photoacoustique au diagnostic et aux pratiques cliniques.

Le professeur Chulhong Kim de Creative IT Engineering de POSTECH et son étudiant, Byullee Park ont ​​mené des recherches conjointes avec le professeur Hyungwoo Kim et Kyung Min Lee de l'Université nationale de Cheonnam et ont proposé un nouvel agent de contraste pour l'imagerie photoacoustique des tissus profonds. Ils ont utilisé une nanoparticule à base de nickel comme agent de contraste qui absorbe la lumière à une longueur d'onde de 1 064 nm. Ils ont obtenu des images des tissus pénétrés à une profondeur maximale de 3,4 cm chez des animaux vivants, ce qui est l'image la plus profonde observée en utilisant cette longueur d'onde par rapport aux études précédentes.

Le principe de l'imagerie photoacoustique est qu'elle permet à la lumière d'être absorbée par les tissus ce qui provoque alors une expansion thermoélastique des tissus des organes instantanément. Cela génère des signaux d'ondes sonores (photoacoustiques) qui sont détectés en tant que capteurs d'ondes ultrasonores, produisant des images. Les technologies conventionnelles d'imagerie microscopique optique ne permettent d'observer les tissus qu'à 1 mm de profondeur. D'autre part, le système d'imagerie photoacoustique produit des images des tissus profonds chez les animaux et les humains sur la base du contraste optique.

Cependant, l'imagerie photoacoustique est difficile malgré des activités de recherche intenses pour observer de plus près les tissus profonds dans divers organes. Il est difficile de fournir suffisamment de lumière à 650 ~ 900 nm à courte longueur d'onde avec un coût abordable pour les tissus profonds du corps. Pour cette raison, la traduction commerciale et clinique de l'imagerie photoacoustique est difficile.

Pour améliorer cette limitation de l'imagerie photoacoustique, l'équipe de recherche a introduit un agent de contraste à base de nanoparticules de nickel, qui absorbe la lumière spécifiquement et fortement à une longueur d'onde de 1064 nm, pour observer les tissus profonds. Ils ont vérifié la biocompatibilité des nanoparticules à base de nickel et obtenu des images photoacoustiques dans les tissus profonds (3,4 cm de profondeur) des ganglions lymphatiques, des voies gastro-intestinales, des vessies de rats vivants en insérant les nanoparticules.

Le premier auteur de l'article, Byullee Park, a déclaré: «Cette recherche est différente des études précédentes qui utilisaient des longueurs d'onde courtes. Nous avons utilisé des lasers à longue longueur d'onde et avons été en mesure de minimiser les dommages dans les tissus. Nous avons également pu obtenir des images de tissus profonds en fournissant des lumières aux organes situés au plus profond de l’animal. « 

Lorsque cette technique d'imagerie photoacoustique nouvellement développée est appliquée aux pratiques cliniques, elle peut aider au diagnostic des maladies liées aux organes profonds en produisant des images de manière non invasive et sans risque d'explosion au rayonnement contrairement à d'autres méthodes d'imagerie qui nécessitent des radiations telles que la tomodensitométrie (TDM). De plus, les lasers d'une longueur d'onde de 1 064 nm sont relativement économiques et peuvent être utilisés avec d'autres échographes commerciaux, ce qui permet d'anticiper ses premières applications cliniques.

Notre recherche est le premier exemple d'imagerie des tissus les plus profonds du corps parmi tous les articles de recherche sur l'imagerie photoacoustique jusqu'à présent. Il est très significatif d'avoir franchi une étape supplémentaire vers la faisabilité clinique de l'imagerie photoacoustique. « 

Chulhong Kim, l'auteur correspondant de l'article

Cette recherche a été financée par le programme ICT Consilience Creative du ministère des Sciences et des TIC, le projet coréen de R&D sur les technologies de la santé financé par le ministère de la Santé et du Bien-être social et le projet Pioneer parrainé par la National Research Foundation. Les détails et les conclusions de cette recherche ont été présentés comme couverture dans la revue internationale de diagnostic et de traitement par imagerie des nanoparticules, Théranostiques.