Biomatériaux nanostructurés pour l'amélioration du contraste en imagerie

Un nombre croissant de procédures médicales (diagnostiques, thérapeutiques, théranostiques) est réalisé à l'aide de l'imagerie biomédicale (imagerie par résonance magnétique - IRM ; tomographie à rayons X - CT ; imagerie nucléaire - PET/SPECT ; ultrasons - US). Le développement exponentiel des modalités d'imageries et des technologies connexes de plus en plus complexes a généré un besoin urgent de biomatériaux et de dispositifs biomédicaux implantables visibles dans les images générées. Outre le développement de l'imagerie biomédicale clinique, la nanotechnologie a produit une vaste gamme de matériaux fonctionnels désormais intégrés dans les pratiques médicales modernes. L'objectif principal du laboratoire Biomatériaux pour l'imagerie (BIM) est le développement de biomatériaux fonctionnels avancés, de revêtements de surface et de technologies injectables à base de nanomatériaux qui offrent un contraste plus élevé, des signaux plus forts et des fonctions complémentaires (par exemple : radiothérapie, administration de médicaments, élution d'espèces réactives de l'oxygène) dans le cadre de procédures d'imagerie. Tout d'abord, ce programme de recherche utilisera l'importante expertise en matière d'agents de contraste développée par le BIM pour générer des hydrogels théranostiques (visualisation IRM et fonction thérapeutique) basés sur l'intégration de nanomatériaux fonctionnels et de polymères biocompatibles.

Des nanoparticules métalliques ultra-petites, d'une grande stabilité colloïdale et d'un diamètre étroit, seront ensuite utilisées pour marquer des vésicules biologiques (exosomes), qui sont de plus en plus associées à l'apparition de métastases cancéreuses. Une nouvelle procédure de purification basée sur l'intégration de nanoparticules de différentes densités sera ainsi développée. Les vésicules marquées seront visibles en IRM et en imagerie nucléaire, permettant ainsi leur suivi in vivo. L'évolution et la dégradation éventuelle des nanomatériaux intégrés dans des hydrogels ou des environnements biologiques seront largement étudiées par microscopie électronique avancée. Le BIM a également développé des réacteurs d'électrochimie à plasma pour la synthèse de nanoparticules radioactives et la génération de fluides contenant de fortes concentrations d'espèces réactives de l'oxygène (ROS : potentiel pour les traitements oncologiques). Enfin, ce programme explorera plusieurs stratégies pour contrôler la taille des nanoparticules générées par le plasma, la concentration des ROS générées, et leur intégration dans des matériaux nanostructurés pour des applications médicales. Globalement, ce programme de recherche permettra de mieux comprendre et de maîtriser les mécanismes impliqués dans l'amélioration du contraste des biomatériaux visualisés en imagerie biomédicale. Des nanotechnologies innovantes seront ainsi développées pour répondre à des défis technologiques spécifiques dans les domaines de l'oncologie et de la physique médicale, et d'autres procédures médicales utilisant des biomatériaux et des dispositifs biomédicaux (par exemple : des implants, aiguilles, dispositifs injectables et produits).

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