Des microbulles championnes de natation grâce aux ultrasons

Pouvoir activer et contrôler des microchargements qui se déplaceraient au sein de la circulation sanguine est un Graal de la recherche biomédicale. Les propositions actuelles sont hélas caractérisées soit par une grande complexité technique, soit par une mobilité lente, une manœuvrabilité limitée et une mauvaise biocompatibilité. Or, dans cette gamme de taille caractéristique autour de la dizaine de microns,   un candidat intéressant existe sous la forme de microbulles recouvertes de lipides, déjà utilisées depuis des années comme agents de contraste échographiques. Soumises à un pulse d’onde ultrasonore, elles agissent comme agents échogènes et permettent une meilleure visualisation de la vascularisation, avec des résolutions s’améliorant d’année en année. Pour des pulses de plus grande intensité, elles peuvent être détruites et créer localement des contraintes ouvrant des voies entre les cellules tapissant les vaisseaux sanguins, et favorisant ainsi la pénétration de médicaments vers leur cible.

En partenariat avec l’Université de Freiberg et l’Université de Twente, des chercheuses et chercheurs du Laboratoire Interdisciplinaire de Physique de Grenoble (LIPhy, CNRS / Université Grenoble Alpes) ont étudié la possibilité d’activer ces mêmes microbulles selon d’autres modalités acoustiques et ont démontré, via des simulations numériques menée en parallèle avec une étude expérimentale, que ces microbulles peuvent atteindre un déplacement net significatif grâce à des cycles reproductibles et non destructifs de dégonflage et de regonflage. La direction de la nage peut être contrôlée indépendamment de l'axe de propagation des ultrasons, faisant de ces microbulles de bonnes candidates pour un pilotage contrôlé dans les applications d'imagerie moléculaire par ultrasons et d'administration de médicaments. La modélisation numérique a montré que des microbulles bien conçues pourraient nager à des vitesses de l’ordre du m/s (un ordre de grandeur extraordinaire vue la taille de ces bulles), permettant ainsi des déplacements efficaces au sein de la circulation sanguine. Ces résultats sont publiés dans la revue Communications Engineering.

Références

Coated microbubbles swim via shell buckling, Georges Chabouh, Marcel Mokbel, Benjamin van Elburg, Michel Versluis, Tim Segers, Sebastian Aland, Catherine Quilliet, Gwennou Coupier, Communications Engineering, publié le 7 septembre 2023. Doi : 10.1038/s44172-023-00113-z