Méthodes de microscopie multi-temps pour la caractérisation de microbulles marquées par fluorescence pour la libération de médicaments déclenchée par ultrasons

Les agents de contraste à microbulles sont très prometteurs pour les applications d’administration de médicaments avec ultrasons. L’encapsulation de médicaments dans des nanoparticules réduit la toxicité systémique et augmente le temps de circulation des médicaments. Dans une nouvelle approche de l’administration de médicaments assistée par microbulles, les nanoparticules sont incorporées dans ou sur les coquilles de microbulles, permettant la libération locale et déclenchée de la charge utile des nanoparticules avec des ultrasons. Une compréhension approfondie des mécanismes de libération dans le vaste espace des paramètres ultrasonores est cruciale pour une libération efficace et contrôlée. Cet ensemble de protocoles présentés est applicable aux microbulles avec une coquille contenant une étiquette fluorescente. Ici, l’accent est mis sur les microbulles chargées de nanoparticules polymères poly(2-éthyl-butyl cyanoacrylate), dopées avec un colorant rouge du Nil modifié. Les particules sont fixées dans une coquille de caséine dénaturée. Les microbulles sont produites par agitation vigoureuse, formant une dispersion de gaz perfluoropropane dans la phase liquide contenant de la caséine et des nanoparticules, après quoi la coquille de microbulles s’auto-assemble. Une variété de techniques de microscopie sont nécessaires pour caractériser les microbulles stabilisées par nanoparticules à toutes les échelles de temps pertinentes du processus de libération des nanoparticules. La fluorescence des nanoparticules permet l’imagerie confocale de microbulles simples, révélant la distribution des particules dans la coquille. L’imagerie in vitro à ultra-haute vitesse utilisant la microscopie à champ lumineux à 10 millions d’images par seconde permet de mieux comprendre la dynamique des bulles en réponse à l’insonation ultrasonore. Enfin, la libération de nanoparticules par la coquille à bulles est mieux visualisée au moyen de la microscopie à fluorescence, réalisée à 500 000 images par seconde. Pour caractériser l’administration de médicaments in vivo, la libération déclenchée de nanoparticules dans le système vasculaire et leur extravasation au-delà de la couche endothéliale sont étudiées par microscopie intravitale dans des tumeurs implantées dans des chambres de fenêtre dorsale, sur une échelle de temps de plusieurs minutes. La combinaison de ces techniques de caractérisation complémentaires fournit un aperçu unique du comportement des microbulles et de leur libération de charge utile à diverses échelles de temps et de longueur, à la fois in vitro et in vivo.