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1) Nano-emulsions pour la délivrance de médicaments et l’imagerie biomédicale

Responsable : Nicolas Anton

Les nano-émulsions constituent une classe très particulière des émulsions, présentant une taille de gouttes entre 20 et 300 nm stabilisés par des surfactants. Les nano-émulsions sont très stables en suspension, leur formulation est très simple et facilement transposable à une échelle industrielle. Les gouttelettes, généralement la phase huile, permettent de solubiliser et d’encapsuler des médicaments, des agents de contrastes, des sondes pour l’imagerie (etc.) à de très grandes concentrations. Ainsi, leur grande stabilité, leur grand pouvoir d’encapsulation, et l’absence de toxicité font des nano-émulsions un système très puissant et prometteur pour de nombreuses applications comme la délivrance contrôlée de médicament ou la formulation d’agents de contraste pour l’imagerie ciblée. Les nano-émulsions peuvent aussi servir de base pour la fabrication de nanocapsules ou nanoparticules polymères.

Figure 1

Ce travail de recherche est basé sur la compréhension de la physicochimie des colloïdes et interfaces, avec pour objectif la mise au point et l’optimisation des procédés de nano-emulsification. Le groupe a ainsi développé une expertise reconnue dans le domaine des nano-emulsions.

Nano-emulsions comme agents de contrastes

Depuis ces dernières années, notre groupe a développé une gamme de de formulations d’agents de contraste pour l’imagerie à rayon X (ou micro computed tomography, microCT), à base de nano-émulsions. En fait, le principal problème avec les agent de contrastes utilisés en routine chez l’homme (i.e. qui sont des petites molécules hydrophiles iodée), est leur élimination rénale très rapide, et pouvant induire une toxicité aigüe. L’idée que nous avons développée est d’augmenter la taille de ces agents de contrastes (>50 nm) pour éviter la filtration rénale, et donc non seulement évitant la toxicité par permettant un temps de résidence dans le compartiment sanguin et/ou organes, beaucoup plus long.

Figure 2

La force des nano-émulsions réside dans leur forte capacité d’encapsulation de molécules contrastante (i.e. iode), leur propriétés physiologiques (pH, osmolarité) et leur faible toxicité, et la possibilité de contrôler leur surface. Un exemple représentatif est publié ici : DOI = 10.1016/j.biomaterials.2012.09.026

Figure 3

Nano-emulsions pour l’imagerie multimodale

Les nano-emulsions sont également tout à fait adaptées à l’encapsulation de sondes fluorescentes, permettant ainsi l’imagerie multimodale. Nous avons montré qu’il est possible d’obtenir des nano-gouttelettes ultra-brillantes qui évite les quenching et le relargage des sondes fluorescentes, voir l’article : DOI = 10.1039/C2RA21544F

Cela est due à l’encapsulation de dérivés lipophiles des sondes fluorescentes comme le Nile Red. En fait, nous avons montré que sur l’animal vivant (zebrafish), le Nile Red classique encapsulé dans les gouttes de nano-émulsions et très rapidement libéré et se propage dans les tissus environnant. En revanche, le Nile Red modifié (lipophile) reste bien encapsulé et permet de réaliser une imagerie fine du compartiment sanguin.