Nanoparticules liquides encapsulées pour l'imagerie ultrasonore et la thérapie : comportement acoustique et changement de phase (Mathieu Guedra, D'Alembert - UPMC)

Les nanoparticules à coeur liquide sont utilisées pour certaines applications cliniques des ultrasons telles que l'imagerie de contraste, la délivrance ciblée ou l'occlusion vasculaire. Ces particules sont généralement constituées d'un coeur perfluorocarboné (goutte), stabilisé par la présence d'une coque biocompatible empêchant leur dissolution, leur rupture ou leur agrégation lors de leur passage dans le système sanguin.

À l'état liquide, ces particules ne constituent pas des corps résonants aux fréquences acoustiques utilisées en médecine (~ 1-10 MHz) et leur comportement acoustique est sensiblement différent de celui des agents de contraste micrométriques gazeux. À partir d'un modèle diphasique linéarisé, nous avons pu montrer par exemple que le mouvement dipolaire des particules apporte une contribution au moins comparable à celle des oscillations radiales sur la dispersion et l'atténuation des ondes acoustiques dans la suspension. Nous avons également pu montrer que la compressibilité de la coque joue un rôle non négligeable dans ce type de suspension, contrairement aux agents gazeux qui présentent une compressibilité du coeur largement dominante. Les résultats théoriques montrent un bon accord avec des mesures par spectroscopie acoustique réalisées pour des suspensions de nanoparticules de PFOB-PLGA.

Rendre ces nanoparticules suffisamment échogènes pour de l'imagerie constitue un enjeu majeur de la recherche médicale actuelle. Une idée récemment explorée consiste à induire la vaporisation du coeur liquide grâce aux oscillations de pression acoustiques. Afin de quantifier les mécanismes qui interviennent lors du changement de phase, nous proposons une modélisation de la dynamique radiale d'un germe de vapeur placé au centre d'une goutte encapsulée. Une analyse statique révèle l'existence d'états stable et instable de la bulle dus à la présence de la coque entourant la phase liquide. Des premiers résultats numériques mettent en lumière l'influence du confinement du liquide sur la croissance de la bulle et la sensibilité à la fréquence et l'amplitude de l'excitation acoustique.