Injectable formulations forming an implant in situ as vehicle of silica microparticles embedding superparamagnetic iron oxide nanoparticles for the local, magnetically mediated hyperthermia treatment of solid tumors
Résumé
In this thesis work, injectable formulations forming in-situ an implant that entraps superparamagnetic microparticles are developed in view of treating solid tumors by inducing magnetically a local moderate hyperthermia. We first review physical, biological and clinical aspects of induced hyperthermia for cancer treatment, emphasizing electro-magnetic modalities. The in vitro and in vivo investigations of materials and their formulation is then presented. In the next chapter, we characterize the physico-chemical, magnetic and heating properties under an alternating magnetic field (115 kHz, 9 - 12 mT) of silica microparticles embedding superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) and of selected formulations thereof: an alginate hydrogel and an organogel oof poly(ethylene-co-vinyl alcohol) in dimethysulfoxide). Finally, we demonstrate the therapeutic potential of the superparamagnetic injectable organogel to treat subcutaneous necrotizing solid tumors of human colocarcinoma in a murine model by 20-min magnetic induction of local hyperthemia.
Cette thèse présente les travaux de développement de formulations injectables capables de se solidifier in situ, formant ainsi un implant piégeant des microparticules magnétiques en vue du traitement de tumeurs par induction magnétique d'une hyperthermie locale modérée. Nous exposons tout d'abord le contexte physique, biologique et clinique de l'hyperthermie comme traitement anticancéreux, particulièrement des modalités électromagnétiques. Les performances in vitro et in vivo des matériaux et formulations sont alors présentées. L'objet du chapitre suivant est la caractérisation des propriétés physicochimiques, magnétiques, et chauffantes, dans un champ magnétique alternatif (115 kHz, 9 - 12 mT), des microparticules de silice renfermant des nanoparticules d'oxyde de fer superparamagnétiques (SPIONs) et de deux de leurs formulations: un hydrogel d'alginate de sodium et un organogel de poly(éthylène-co-alcool vinylique) dans le diméthylsulfoxide. Finalement, nous présentons le potentiel thérapeutique de 20 minutes d'hyperthermie locale induite après injection de l'organogel superparamagnétique dans un modèle murin sous-cutané de tumeurs nécrosantes de colocarcinome humain.
Mots clés
Induced hyperthermia
local hyperthermia
magnetic induction
alternative magnetic fields
injectables implants
in-situ solidification
in-situ implant
cellulose acetate poly(ethylene-co-vinyl alcohol)
silica microparticles
nanocomposite microparticles
SPIONs
solid tumors
intra-tumoral injection
colocarcinoma
adjuvant therapy
heat loss
Néel relaxation
Brownian relaxation
ceramic
immune response
heat shock proteins
HSP
molecular target of hyperthermia.
hyperthermie
hyperthermie locale
induction magnétique
champs magnétiques alternatifs
implants injectables
solidification in situ
implant in-situ
hydrogels
alginate
poloxamer
chitosan
organogel
cellulose acétate
poly(éthylène-co-alcool vinylique)
PMMA
diméthylsulfoxide
HELA
microparticules de silice
microparticules nano-composite
SPION
Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles
tumeurs solides
injection intratumorale
colocarcinome
cancer
adjuvant
thérapie adjuvante
chauffage par pertes
relaxation de Néel
relaxation de Brown
SQUID
specific absorption rate
specific loss power
ceramiques
liposomes
réponse immunitaire
chaperonnes moléculaires
heat shock protein
cibles moleculaires de l'hyperthermie.
Domaines
Pharmacie galénique
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