WO2013132197A1 - Particules d'oxyde à base de terres rares et utilisation notamment en imagerie - Google Patents

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WO2013132197A1
WO2013132197A1 PCT/FR2013/050500 FR2013050500W WO2013132197A1 WO 2013132197 A1 WO2013132197 A1 WO 2013132197A1 FR 2013050500 W FR2013050500 W FR 2013050500W WO 2013132197 A1 WO2013132197 A1 WO 2013132197A1
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particles
formula
imaging
particle
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PCT/FR2013/050500
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Markus SCHOEFFEL
Antigoni Alexandrou
Cédric BOUZIGUES
Thierry Gacoin
Jean-Pierre Boilot
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Ecole Polytechnique
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    • A61K49/06—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
    • C09K11/7794—Vanadates; Chromates; Molybdates; Tungstates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery

Definitions

  • the present application relates to multimodal composite products for imaging, in particular for diagnostic imaging, and optionally for therapy, in particular composite products capable of being used as contrast agents, in particular in magnetic resonance imaging (MRI ), and / or in imaging techniques, such as optical imaging, optical oxidant detection, positron emission tomography (PET), computed tomography (CT) and / or ultrasound imaging and optionally simultaneously usable in therapy.
  • MRI magnetic resonance imaging
  • PET positron emission tomography
  • CT computed tomography
  • ultrasound imaging optionally simultaneously usable in therapy.
  • These products are based on a particle comprising or consisting of a part provided with a contrast agent activity and / or a paramagnetic activity, and a part provided with a luminescent activity and optionally with a detection activity. oxidant.
  • Magnetic Resonance Imaging is essentially used to image different types of soft tissue.
  • the contrast is determined by proton relaxation times ⁇ (longitudinal relaxation) and T 2 (transverse relaxation) (Abragam, 1983 and Levitt, 2008).
  • CAs contrast agent
  • ACs can be divided into two classes: positive AC 7i or AC that act primarily on longitudinal relaxation time, and negative AC T 2 or AC that shorten the transverse relaxation time (Bottrill). et al., 2006).
  • the performances of a contrast agent are characterized by the normalized concentration relaxivity ( ⁇ ) (Lauffer, 1987):,, -,
  • index p denotes the pure paramagnetic contribution of the CA.
  • the value of the relaxivity ratio ( ⁇ ): allows to determine which of the effect or T 2 is dominant.
  • a low ⁇ ratio of about 1 indicates a positive AC, while a ratio ⁇ significantly greater than 1 means that the compound acts as a negative AC.
  • the improvement in paramagnetic relaxation of water protons is the result of temporal fluctuations in the coupling between the magnetic moment of the electrons of the metal ion and the nuclear magnetic moment of the proton (Kowalewski et al., 1985, Banci et al. 1991, Bertini and Luchinat, 1996). At least two contributions can be differentiated: an inner sphere mechanism and an outer sphere mechanism. Inner sphere relaxation refers to solvent molecules directly coordinated to the metal center, while outer sphere relaxation refers to water molecules in a second coordination sphere or even more distantly around the complex.
  • the inverse relaxation time observed is a function of the inverse relaxation times for the two processes (Caravan et al., 1999):
  • nanoparticles based on iron oxide are used as AC T 2 . They have the disadvantage of showing an effect of extinction of the signal which makes the interpretation of the images difficult, since the resulting dark regions can not always be unambiguously attributed to the presence of the AC.
  • the high susceptibility of the iron oxide material introduces magnetic field distortions in neighboring tissues, known as the susceptibility artifact or "glare artifact,” which generate obscured images and affect the bottom around the actual location of the agent (Bulte and Kraitchman, 2004).
  • Nanoparticles are interesting candidates for CAs because of the increase in available surface area of interaction between Gd 3+ ions and water protons (Na et al., 2009).
  • Nanoparticulate ACs can be made from an inorganic core structure bearing binding structures for paramagnetic ions (Na et al., 2009). The application of these particles results in a high local concentration of paramagnetic ions and therefore in a strong contrast.
  • the maximum number of Gd 3+ ions is limited by the binding sites on the surface.
  • Another disadvantage lies in their synthesis complex involving several steps, at least the production of the core structure, the addition of the binding sites to the surface and the chelation of Gd 3+ ions in these binding sites.
  • Bridot et al. (2007) designed the preparation of Gd 2 0 3 nanoparticles of different core diameters integrated into a polysiloxane (GadoSiPEG) envelope that can also carry organic fluorophores for bi-modal magnetic resonance and fluorescence imaging.
  • imaging such as optical imaging, optical detection of oxidants, positron emission tomography (PET), computed tomography (CT) and / or ultrasound imaging, and optionally simultaneously used in therapy.
  • PET positron emission tomography
  • CT computed tomography
  • FFiigguurree 11 :: TTeemmppss rreellaaxxaattiioonn ooff ooff pprroottoonnss iinn pprréésseennccee uu pcuprttiiccuulleess YYoo .. 66 EEuuoo..44VVOO44 // GGddVVOO44 iinn FFuunnccttiioonn tthhee ccoonncceennttrraattiioonn iinn GGdd 33 ++ .. ((AA)) :: TT11 ;; ((BB)) :: TT 22 ..
  • FFiigguurree 22 : SSppeeccttrree dd''éémmiissssiioonn ooff ooff lluummiinneesscceennccee pplorttiiccuulleess YYoo .. 66 .. EEuuoo..44VVOO44 // GGddVVOO44 TThhee
  • Ffiigguurree 33 DDeetteeccttiioonn of the Hydrogen Hydroxygen of the Hydrogelenee with the Pcarrttiiccuulleess YYoo .. 66 EEuuoo..44VVOO44 // GGddVVOO44 ..
  • Figure 4 Schematic representation of a particle according to the invention, in section.
  • Figure 5 Schematic representation (in section) of a coated particle according to the invention.
  • the application relates to a particle that can be used both as a contrast agent, in particular MRI, and as a luminescent agent (at least a bimodal agent).
  • This particle comprises or consists of a portion provided with the luminescent activity and a portion provided with the contrast agent activity (at least bipartite particle).
  • the nanoparticles according to the invention can thus advantageously be paramagnetic and luminescent, and in a particular embodiment, they comprise or consist on the one hand of a luminescent part and on the other hand. on the other hand a paramagnetic part, the paramagnetic part being preferably neutral in terms of luminescence.
  • the shell is paramagnetic and neutral in terms of luminescence, that is to say that it emits no light as a result of light excitation or emits light with a quantum yield of less than 1%.
  • the particle of the invention can be used as a contrast agent, in particular MRI, as a luminescent agent and as an oxidizing substance sensor (at least a trimodal agent).
  • the particle of the invention is further provided with a coating.
  • the particle of the invention comprises or consists of at least two parts, a portion of formula X a L b (M p O q ), wherein:
  • M is at least one element capable of associating with oxygen (O) to form an anion
  • - L corresponds to one or more lanthanide ion (s) luminescent (s);
  • - X corresponds to one or more ion (s) neutral (s) in terms of luminescence
  • the values of p, q, a and b are such that the electroneutrality of X a L b (M p O q ) is respected, the fraction of the luminescent element, defined by the ratio b / (b + a), being from 1 to 75%; and
  • M ' is at least one element capable of associating with oxygen (O) to form an anion
  • - A corresponds to one or more lanthanide ions (s) paramagnetic (s);
  • the values of p ', q', e and, if appropriate, f are such that the electroneutrality of A e X ' f (M' p O q ) is respected, the paramagnetic element fraction, defined by the ratio e / (e + f), being from 80 to 100%.
  • the part of formula X a L b (MpO q ) is luminescent, and the part of formula A e X ' f (M'pO q ) (or A e (M'pO q ) defined more low) is paramagnetic and neutral in terms of luminescence.
  • the particle of the invention comprises or consists of at least two parts, a part of formula X a L b (MpO q ), in which:
  • M is at least one element capable of associating with oxygen (O) to form an anion
  • - L corresponds to one or more lanthanide ion (s) luminescent (s);
  • - X corresponds to one or more ion (s) neutral (s) in terms of luminescence
  • the values of p, q, a and b are such that the electroneutrality of X a L b (MpO q ) is respected, the fraction of the luminescent element, defined by the ratio b / (b + a), being 1 to 75%; and
  • M ' is at least one element capable of associating with oxygen (O) to form an anion
  • - A corresponds to one or more lanthanide ions (s) paramagnetic (s);
  • the values of p ', q', e and f are such that the electroneutrality of A e X ' f (M'pO q ) is respected, the fraction of paramagnetic element, defined by the ratio e / (e + f), being from 80 to 100%.
  • the particle of the invention comprises or consists of at least two parts, a part of formula X a L b (MpO q ), in which:
  • M is at least one element capable of associating with oxygen (O) to form an anion
  • - L corresponds to one or more lanthanide ion (s) luminescent (s);
  • - X corresponds to one or more ion (s) neutral (s) in terms of luminescence
  • the values of p, q, a and b are such that the electroneutrality of X a L b (M p O q ) is respected, the fraction of the luminescent element, defined by the ratio b / (b + a), being from 1 to 75%; and
  • M ' is at least one element capable of associating with oxygen (O) to form an anion
  • - A corresponds to one or more lanthanide ions (s) paramagnetic (s);
  • M, M ', L, X, p, q, a, b, A, X' p ', q', e and f are more particularly defined as follows M and M 'are, independently of one another, at least one (preferably 1 or 2) element capable of associating with oxygen (O) to form an anion.
  • O oxygen
  • M and M 'are independently of one another, of valence + V or + VI.
  • M and M 'are each an ion chosen, independently of one another, in the group consisting of V, P, W, Mo and As.
  • M and M' are independently from each other, P or V, preferably M and M 'are V.
  • M and / or M' represents, one and / or the other, two independently selected ions. from each other, in the group consisting of V, P, W, Mo and As.
  • M can represent V V P 1 -V (v ranging from 0 to 1).
  • M ' may represent VyPi.v (v' ranging from 0 to 1).
  • L is one or more (preferably 1 or 2) lanthanide ion (s) luminescent (s).
  • lanthanide (or Ln) defines the elements whose atomic number is 57 to 71 in the Periodic Table of Elements.
  • L has a valence between +11 and + IV, and preferably +111.
  • L is an ion selected from the group consisting of Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb.
  • L is Eu, in particular Eu 3+ .
  • L is Ce, in particular Ce 3+ .
  • L is Tb, in particular Tb 3+ .
  • L represents a plurality of ions (preferably 2) selected from the group consisting of Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb.
  • L represents the ions Ce and Tb, or the ions Er and Yb.
  • X corresponds to one or more (preferably 1 or 2) ion (s) neutral (s) in terms of luminescence.
  • ion neutral is meant that the X-ion (s) are not capable of emitting light upon excitation or emit with a quantum yield of less than 1%.
  • X is of valence + III.
  • X is selected from the group consisting of lanthanides and Bi.
  • X is selected from the group consisting of La, Y, Gd and Bi.
  • X is selected from the group consisting of La, Y, and Bi.
  • X is the Yttrium element (Y).
  • X is La.
  • X is as defined above and furthermore is not Gd.
  • L is Eu and X is Y, so that X a L b is Y a Eu b .
  • L is Ce and X is La, so that X a L b is La a Ce b .
  • L is Tb and X is La, so that X a L b is La a Tb b .
  • L represents Ce and Tb, and x is the, so that X is L b has the (Ce, Tb) b.
  • p is 0 or 1, and preferably 1.
  • q is between 2 and 5, and is preferably 4.
  • M is P or V
  • p is 1, and q is 4, so that (M p O q) is P0 4 3 "or 4 V0 3" in another example, p is 0 and X is Y, so that X (M p O q) is Y 2 0 3.
  • M represents the ions V and P
  • p is equal to 1
  • q is equal to 4 so that (M p O q ) is (V v P 1 -v ) 0 4 .
  • the fraction of luminescent elements is from 1 to 75%, in particular from 10 to 60% or 20 to 50%, in particular of the order of 30% or more. the order of 40% ( ⁇ 5%). In one embodiment, the ratio b / (b + a) is less than or equal to 75%, less than or equal to 60%, less than or equal to 50%, less than or equal to 40%, less than or equal to 30% or less than or equal to 20%.
  • b / b + a is greater than 10%, preferably greater than 20%, preferably greater than 25%. In a particular embodiment, b / (b + a) ranges from 10 to 75% or alternatively from 20 to 75% or else from 25 to 75% or else from 25 to 45%.
  • the prior art recommends low doping, less than 10%, and makes the choice because, in massive materials and nanoparticles especially when they are synthesized at high temperature, a quenching effect between Eu 3+ ions appears at higher rates, which decreases quantum yield; when these nanoparticles are excited in the UV (vanadate absorption band), the quantum yield of the Eu 3+ emission is optimal for doping values between 0.1 and 10%.
  • the element L for example Eu 3+ ions
  • the number of excited ions is proportional to the number of ions Eu 3+ available in the nanoparticle.
  • the number of photons collected is optimal for high and specific doping values. It is advantageous to have a maximum L rate without a drop in quantum efficiency. It has been found that with low temperature syntheses the quenching effect only appears at higher concentrations.
  • L Eu
  • the optimum of b / b + a is between about 20 and 40%.
  • the quantum yield is optimal for doping values between 20 and 40%. Since the intended applications according to the invention are biomedical applications, a visible excitation is preferable to an excitation in the UV, more harmful for the cells and more absorbed by the tissues.
  • L is Eu and the ratio b / (b + a) is 40%, so that X a L b is Xo. 6 Eu 0 4 .
  • L is Eu
  • X is Y
  • the ratio b / (b + a) is 40%, so that X a L b is Y 0 . 6 Eu 0 . 4 .
  • X is Y
  • L is Eu
  • M is V or P
  • the ratio b / (b + a) is 1 to 75%, preferably 10 to 75%, more preferably 20 to 75%.
  • X is Y, L is Eu, M is V and the ratio b / (b + a) is 1 to 75%, preferably 10 to 75%, more preferably 20 to 75%.
  • X is Y, L is Eu, M is V, and the ratio b / (b + a) is 40%, so that X a L b (M p O q ) is Y 0 .6Euo .4 (V0 4 ).
  • L is Eu and X is Y, M is V and / or P, and the ratio b / (b + a) is 1 to 75%, preferably 10 to 75%, more preferably preferred 20 to 75%.
  • L is Ce and X is La, M is V and / or P, and the ratio b / (b + a) is 1 to 75%,%, preferably 10 to 75%, so still preferred 20 to 75%.
  • L is Ce and Tb, and X is La, M is V and / or P, and the ratio b / (b + a) is 1 to 75%,%, preferably 10 to 75%. more preferably 20 to 75%.
  • A represents one or more (preferably 1 or 2) paramagnetic ions of the family of lanthanides.
  • the term "paramagnetic" is understood here according to the usual meaning, more particularly according to Langevin's definition of paramagnetism.
  • A is a paramagnetic ion selected from the group consisting of Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Ho, Er, Tm and Yb.
  • A is Gd.
  • L and A are different.
  • A represents a plurality of paramagnetic ions (preferably 2) selected from the group consisting of Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Ho, Er, Tm and Yb.
  • A represents Gd and Eu ions.
  • A is different from L by the number and / or nature of the ions.
  • a particular advantage lies in the invention in the choice of a majority element in the matrix that is not luminescent in the matrix, the paramagnetic shell being neutral in terms of luminescence.
  • the paramagnetic elements used according to the invention in the form Gd 3+ , GdV0 4 and GdP0 4 but also Gd 2 0 3 and other salts and oxides of Gd 3+ are neutral in terms of luminescence in the form of nanoparticles or even shells in core-shell systems.
  • the elements of the shell are neutral in terms of luminescence.
  • X ' when present, corresponds to one or more ion (s) (preferably 1 or 2) neutral (s) in terms of paramagnetic properties.
  • neutral in terms of paramagnetic properties it is meant that the ion (s) X 'has (have) no unpaired electronic spin in the ground state.
  • the "neutrality in terms of paramagnetic properties" of the ion (s) X ' is understood here according to the usual meaning, more particularly according to the definition of Langevin paramagnetism.
  • X ' is of valence + III.
  • X ' is selected from the group consisting of lanthanides and Bi.
  • X ' is selected from the group consisting of La, Y and Bi.
  • X ' is the element Yttrium (Y).
  • ⁇ ', q', e and, where appropriate, f are such that the electroneutrality of A e X ' f (M' p O q ') is respected.
  • p ' is 0 or 1, and preferably 1.
  • q' is between 2 and 5, and is preferably 4.
  • the paramagnetic element fraction defined by the ratio e / (e + f), is 80 to 100%, in particular 90 to 100% or 95 to 100%. In one embodiment, the ratio e / (e + f) is greater than or equal to 80%, 90% or 95%. In one embodiment, the ratio e / (e + f) is greater than or equal to 80%, 90% or 95%, and less than 100%.
  • the ratio e / (e + f) is 100%, i.e., f is 0, so that A e X ' f (M'pO q ) is A e (M'pO q ), the values of p ', q' and e being such that the electroneutrality of A e (M'pO q ) is respected.
  • A is Gd and the ratio e / (e + f) is 100%, so that A e X ' f (M'pO q ) is Gd (M' p O q ).
  • M is V
  • A is Gd
  • the ratio e / (e + f) is 100%, so that A e X ' f (M'pO q ) is Gd (V0 4 ).
  • the particle of the invention may also be defined as comprising or consisting of two parts:
  • a e X ' f (M'pO q ) in which M', A, X 'when it is present, p', q ', e and if appropriate f are as defined above , and chosen so that the portion A e X ' f (M'pO q ) has a contrast agent activity, in particular MRI and / or paramagnetic activity.
  • a particle or composition comprising particles which is capable of emitting light, following excitation.
  • the luminescence activity of a particle can be evaluated by calculating the luminescence quantum yield (Q), which corresponds to the ratio between the number of photons emitted and the number of photons absorbed (the higher the Q, the more the particle is luminescent ).
  • Q luminescence quantum yield
  • a particle in its uncoated form) will be considered as an effective luminescence agent when the value of Q will be greater than or equal to 10%, preferably at least 20% (see Example 1.7).
  • contrast agent activity or “usable as a contrast agent” is meant a particle (or composition comprising particles) which decreases the relaxation times ⁇ and / or T 2 when used in MRI.
  • the values r 1 and r 2 are defined by the slopes of the straight lines of the relaxation velocities 1 / ⁇ and 1 / T 2 , respectively, as a function of the concentration of the particles (see examples 1.5 and 1.6).
  • the particles of the invention can be used as a Ti contrast agent, that is to say have a preponderant effect.
  • a particle will be considered an effective ⁇ contrast agent, when the r- ⁇ and r 2 values will be at least about 4 mM "V 1, and the ratio r 2 / r ( ⁇ ) will be of the order of 1, preferably in a range of 1 to 2, in particular 1 to 1.5.
  • the application also relates to a particle of the invention that can be used as a contrast agent, in particular MRI, as a luminescent agent and as an oxidizing substance sensor (at least a trimodal agent).
  • the particle of the invention comprises or consists of two parts, a part provided with the luminescent activity and the activity of detecting oxidizing substances, and another part provided with the activity as a contrast agent.
  • the particle is defined as comprising or consisting of two parts:
  • a e X 'f (M'po q') has a contrast agent activity, in particular MRI.
  • the particle of the invention comprises or consists of at least two parts, a part being of formula X a Eu b (V p O q ) and a part being of formula A e X ' f (M' p O q ) , in which :
  • X corresponds to one or more, preferably one or two, neutral ion (s) in terms of luminescence
  • the values of p, q, a and b are such that the electroneutrality of X has Eu b (V p O q ) is respected, the fraction of the luminescent element, defined by the ratio b / (b + a), being from 1 to 75%; and
  • M ' is at least one element capable of associating with oxygen (O) to form an anion
  • A corresponds to one or more, preferably one or two, paramagnetic lanthanide ion (s); - ⁇ ', when present, corresponds to one or more neutral ions in terms of paramagnetic properties; and
  • the values of p ', q', e and, if appropriate, f are such that the electroneutrality of A e X ' f (M'pO q ) is respected, the paramagnetic element fraction, defined by the ratio e / (e + f), being from 80 to 100%.
  • an agent for detecting oxidizing substances or “for detecting oxidizing substances” is meant a particle (or composition comprising particles) which is capable of detecting, quantitatively, the concentration of oxidizing substances (such as hydrogen peroxide, H 2 O 2 , hypochlorite anion), intracellularly or in vivo.
  • the detection of the concentration of oxidizing substances is dynamic, that is to say that it is possible to detect the concentration as a function of time.
  • the particles of the invention are used as a hydrogen peroxide sensor.
  • a particle will be considered as an effective sensor of oxidizing substances, in particular hydrogen peroxide, when the luminescent ions can be reversibly oxidized by the oxidizing substances producing a modulation of their luminescence intensity at a wavelength band. given.
  • the luminescent ions are photoreduced by irradiation prior to their use for the detection of oxidizing substances (Casanova et al., 2009).
  • the photoreduction induces a decrease in the luminescence of the luminescent ion which is at least 10%, preferably greater than or equal to 20%, greater than or equal to 30%, greater than or equal to 40% or greater or equal to 50%.
  • the luminescent ions are already in a valence state such that they are susceptible to oxidation.
  • the modulation of the luminescence intensity produced by oxidant concentrations at physiological and pathophysiological concentrations must be sufficiently large, greater than the noise, to be detectable (see example 1 .8).
  • the ratio between the luminescence recovery signal and the noise is greater than 1, preferably greater than 2 or preferably greater than 5.
  • the characteristic time necessary to obtain this recovery is of the order of one minute, preferably less than 5 min, preferably less than 1 min or preferably less than 30 s.
  • the particle of the invention corresponds to a formula X a L b (MpO q ) / A e X ' f (M'pO q ') or a formula X a L b (MpO q ) / A e (M'p ' O q '), in particular a formula X a EU b (VpO q ) / A e X' f (M'pO q ') or a formula X a EU b (VpO q ) / A e (M'p'O q ').
  • the particle of the invention corresponds to a formula X a Eu b (V0 4 ) / AeX ' f (M'pO q ) or a formula X a Eu b (V0 4 ) / A e (M'pO q ).
  • the particle of the invention has a formula selected from the group consisting of YaEUb (V04) Gd (V0 4), Y has EUB (P04) / Gd (V0 4), Y has EUB ( V04) / Gd (P0 4 ) and Y has EUb (PO 4 ) / Gd (PO 4 ), the ratio b / (b + a) being from 1 to 75%, in particular from 10 to 60% or 20 to 50%, in particular of the order of 30% or of the order of 40% ( ⁇ 5%).
  • the particle of the invention is of formula Yo. 6 Euo .4 (V0 4 ) / Gd (V0 4 ).
  • L is in the form of a radioisotope, for example 86 Y.
  • the surface of the nanoparticles is functionalized with organic chelators, for example with the DOTA ligand, in order to allow the binding of a suitable radioisotope to a positron emission, such as 64 Cu or 86 Y.
  • the functionalization of the surface is carried out with organic molecules containing, for example, 11 C ions, 13 N, 18 F, also suitable for positron emission.
  • the term "part" means a structure of formula as indicated above, regardless of its spatial arrangement with the other party, excluded the homogeneous mixture of the two parts. It is in this that the particles are defined as composites.
  • the at least two parts of formula X a L b (M p O q ) and AeX ' f (M'pO q ') or of formula X a L b (M p O q ) and A e (M'pO q ) constituting respectively the luminescent part and the paramagnetic part of the particle of the invention are juxtaposed, that is to say that they are in contact with one another, without the two parts being mixed together or in such a way that only a tiny proportion of the whole is mixed (less than 10% for each of the parts).
  • one of the phases may be at least partially dispersed in the other.
  • the at least two moieties of formula X a L b (M p O q ) and AeX ' f (M'pO q ') or of formula X a L b (M p O q ) and A e (M'pO q ) constituting at least one zone of the particle of the invention are arranged in a gradient structure, so that at least one zone of the particle consists of 100% of a part, that another zone consists of 100% of the other part, and between these two zones there is a mixture of the two parts in which the proportion of one of the parts decreases when the proportion of the other part increases, according to a gradient.
  • the at least two parts of formula X a L b (M p O q ) and A e X ' f (M'pO q ) or of formula X a L b (M p O q ) and A e (M'pO q ) constituting the particle of the invention are arranged according to a so-called core / shell structure, generally spherical or spheroidal, in which one of the parts is found in the center of the particle and in shape the heart, completely surrounded by the other part called shell (Figure 4A).
  • the portion forming the heart is without mixing with the shell.
  • at the edge of the heart and the shell is an intermediate zone where is mixed with the other a tiny proportion of each of the two parts (less than 10% for each of the two parts). parts).
  • the part of formula X a L b (MpO q ) [in particular the part of formula X a Eu b (V p O q )] constitutes the core of the particle, and the part of formula A e X ' f (M'pO q ) or of formula A e (M'pO q ) constitutes the shell of the particle.
  • the portion Yo for a particle Yo.6Euo.4 formula (V04) / Gd (V0 4), the portion Yo.
  • Nanoparticles having a part Y has Eub (P, V) O 4 and a part Gd (P, V) O 4 and in which b / b + a is greater than 10 and goes up to 75% or ranges from 20 to 75% or else 25 to 75% or 25 to 45% are particularly preferred, and more particularly these nanoparticles YaEub (V, P) 0 4 / Gd (V, P) 0 4 where the part of formula Y has Eub (P, V) 0 4 constitutes the heart of the particle, and the part of formula Gd (V0 4 ) constitutes its shell.
  • the core is neutral in terms of paramagnetism and / or the neutral shell in terms of luminescence.
  • the volumetric fraction of the shell (% vol), that is to say the volume of the shell relative to the total volume of the nanoparticle, is between 5% and 95%, preferably between 25% and 75%, preferably between 50% and 60%. In a particular embodiment, the volumetric fraction of the shell does not exceed 60%. In a particular embodiment, the volumetric fraction of the shell is of the order of 58 ⁇ 5% of the total volume of the nanoparticle.
  • the volumetric fraction of the core [with respect to the whole of the particle] can vary from 5% to 95%, preferably from 25% to 75%, preferably from 40% to 50%. In a particular embodiment, the volume fraction of the core does not exceed 50%.
  • the application also relates to a composition
  • a composition comprising particles of formula X a L b (MpO q ) / A e X ' f (M'pO q ') or of formula X a L b (MpO q ) / A e (M'pO q ').
  • the particles have the same composition, i.e. the nature of X, L, M, X 'when present, A and M' and the value of p, q , p ', q', e and f are identical for all particles of the composition, the value of a and b may vary.
  • the particles have the same composition and the same nature, that is, the nature of X, L, M, X 'when present, A and M' and the value.
  • p, q, p ', q', a, b, e and f are identical for all the particles of the composition.
  • the composition comprises different particles of the invention, which may vary in the nature of X, L, M, X 'when present, A and / or M', and / or in the value of a, b, p, q, p ', q', e and / or f.
  • the particles of the invention differ only in the nature of X and X 'when present, and possibly the values of a and b.
  • the particles of the invention contained in the composition differ only in the nature of L, and possibly the values of a and b.
  • the particles of the invention differ only in the nature of X, and possibly the values of a and b.
  • the parts of the particle of the invention may contain one or more crystalline zones of the metal oxide (s).
  • the structure of one and / or the other of the parts of the particle is not monocrystalline. If several crystalline domains are present within the particle, these domains are preferably crystals of the same direction.
  • more than 50%, more than 70%, more than 80% or more than 90%, more than 95%, more than 98%, more than 99% or 100% of the particles have a crystalline structure.
  • more than 50%, more than 70%, more than 80%, more than 90%, more than 95%, more than 98%, more than 99% or 100% of the volume of the particle has a crystalline structure.
  • the particles of the invention may be porous or non-porous, that is to say that the particles have the ability or not, respectively, to let in particular water into the particle.
  • the particles according to the invention are porous.
  • more than 50%, more than 70%, more than 80%, more than 90%, more than 95%, more than 98%, more than 99% % or 100% of the particles are porous.
  • a fraction of the volume of each particle may be porous.
  • the invention also relates to a particle of the invention consisting of two parts X a L b (MpO q ) and A e X ' f (M'pO q ) or consisting of two parts X to L b (MpO q ) and A e (M'pO q ) as defined herein (constituting the particle in its uncoated form), further provided with a third portion, to give a coated particle.
  • the third part surrounds the uncoated particle.
  • the coated particle consists of a heart surrounded by a shell, itself surrounded by this third part ( Figure 5A).
  • This third part comprises at least one, preferably one, two or three, layer (s) chosen from among a preparation layer, a layer carrying functional groups and a layer consisting of biologically active molecules, layers as defined herein. -after.
  • this third part consists of a preparation layer, so that the non-coated particle of the invention is coated only with a preparation layer.
  • this third part consists of a preparation layer and a layer carrying functional groups, so that the uncoated particle of the invention is coated with a preparation layer and a bearing layer.
  • functional groups functionalized particles
  • the preparation layer is internal with respect to the layer carrying functional groups, that is to say that the preparation layer is applied to the non-coated particle, and that the layer carrying functional groups. is applied on the preparation layer.
  • this third part consists of a preparation layer and a layer consisting of biologically active molecules, so that the non-coated particle of the invention is only coated with a preparation layer and a layer consisting of biologically active molecules.
  • the preparation layer is internal with respect to the layer consisting of biologically active molecules, that is to say that the preparation layer is applied to the non-coated particle, and that the layer consisting of molecules biologically active is applied to the preparation layer.
  • this third part consists of a preparation layer, a layer carrying functional groups and a layer consisting of biologically active molecules, so that the non-coated particle of the invention is coated with a layer. of preparation, a layer carrying functional groups and a layer consisting of biologically active molecules.
  • the preparation layer is internal with respect to the layer carrying functional groups, and the layer carrying functional groups is itself internal with respect to the layer consisting of biologically active molecules, ie say that the layer of preparation is applied to the uncoated particle, that the layer carrying functional groups is applied to the preparation layer, and that the layer consisting of biologically active molecules is applied to the layer carrying functional groups.
  • this third part has neither contrast agent activity nor luminescent activity, and where appropriate, nor activity of detecting oxidizing substances which are specific to it.
  • this third part has neither contrast agent activity, and where appropriate, nor activity of detecting oxidizing substances, but has a luminescent activity which is distinct from those of luminescent ions (L). contained in the particle of the invention.
  • this distinct luminescence activity is exerted by molecules (in particular fluorophores) contained in one of the three layers of the coating, preferably in the preparation layer or in the layer carrying groups. functional. This distinct luminescence activity differs from the luminescence activity of the luminescent ions (L) contained in the particles, by its color, its photophysical properties and / or its sensitivity to environmental factors, such as pH or ion concentration as the Ca 2+ .
  • biologically active molecule is meant any molecule of natural or synthetic origin, such as chemical compounds, proteins, polypeptides or polynucleotides, which is or are selected according to the desired activity.
  • the one or more biologically active molecule are targeting molecules, that is to say molecules that will allow the specific targeting of the particle according to the invention to a specific molecule.
  • organ for example blood
  • cell type for example, platelets, lymphocytes, monocytes, tumor cells, ...) or a cell compartment.
  • this specific targeting can be accomplished using monoclonal or polyclonal antibodies, or protein or polypeptide ligands of cellular receptors.
  • TGF / TGFR TGF / TGFR
  • EGF / EGFR TNF ⁇ / TNFR
  • interferon / interferon receptor interleukin / interleukin receptor
  • GMCSF / receptor GMCSF GMCSF
  • MSCF / MSCF receptor GCSF / GCSF receptor.
  • Protein fragments or detoxified toxins and their cellular receptors may also be mentioned as ligands.
  • these will be chosen according to the antigen or antigens against which the antibody is directed.
  • antibodies recognizing antigens located on monocytes, lymphocytes, platelets for example antibodies marketed by Santa Cruz Biotechnology (http://www.scbt.com/) may be used.
  • the biologically active molecule (s) are fluorescent molecules, and for example are in the form of fusion proteins with fluorescent proteins.
  • the biologically active molecule (s) are stealth agents, such as polyethylene glycol (PEG) or dextran, to render the particles stealthy in the body and thereby increase their circulation time in the blood.
  • stealth agents such as polyethylene glycol (PEG) or dextran
  • the one or more biologically active molecule are molecules with therapeutic activity, in particular anticancer (chemotherapeutic) molecules.
  • chemotherapeutic molecules are: Cisplatin, Methotrexat, Bleomycin, Cyclophosphamid, Mitomycin, 5-Fluoruracil, Doxorubicin / Adriamycin, Docetaxel.
  • the use of the particle of the invention as a transport vehicle of therapeutic molecules (drug) has several advantages: the particles encapsulating drugs generally have a circulation time in the body longer than the molecular drugs, and the particles can eliminate the multiple-drug resistance effect of tumor cells where molecular drugs are readily pumped out of the cell by membrane pumps (Kim et al., 2009).
  • the particle according to the invention carries at its surface at least two, preferably two or three types of biologically active molecules chosen from those described above.
  • the particle carries targeting molecules and stealth molecules as defined above.
  • the particle carries targeting molecules and therapeutic molecules as defined above, and optionally stealth molecules as defined above.
  • the biologically active molecules may be attached, on the surface of the particle or, where appropriate, to the preparation layer, directly or via a layer carrying functional groups, by covalent bonding. or non-covalent.
  • the attachment of these biologically active molecules is achieved by conventional techniques of oxidation, halogenation, alkylation, acylation, addition, substitution or amidation of the surface of the particle, the preparation layer and / or the layer bearing groups. functional, with biologically active molecules.
  • the preparation layer is applied directly to the particle, either by covalent bonding or by adsorption. This preparation layer may be hydrophilic or hydrophobic. In a particular embodiment, this preparation layer is amorphous.
  • the preparation layer consists of molecules, non-covalently bound to the particle, whose charge is opposite to that of the non-coated particle according to the invention.
  • binding molecules are anionic, cationic, or zwitterionic detergents, peptides, acidic or basic proteins, polyamines, polyamides, and polysulfonic or polycarboxylic acids. These binding molecules can be adsorbed on the surface of the particle by coincubation.
  • the preparation layer consists of silica (SiO 2 ) (silicate particles).
  • the silica layer may be formed by the condensation of a suitable precursor containing the silicon atom around the particle according to the invention.
  • the silica layer is bonded to the particle according to the invention by electrostatic forces.
  • the silica layer is formed from sodium metasilicate (Na 2 SiO 3 ) according to the following reaction (where "RE" represents A and / or X 'in the context of a particle according to invention):
  • the layer carrying the functional groups when present, provides the link between the preparation layer, on the one hand, and the layer carrying the biologically active molecules, on the other hand. It consists of organic groups, for example organosilanes carrying amine, thiol or carboxylic functions.
  • a particle carrying a preparation layer and a layer with functional groups, as described herein, is said to be a functionalized particle.
  • the layer carrying the functional groups is formed from (3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES) which is carrying amino groups.
  • APTES (3-aminopropyl) triethoxysilane
  • the amino groups are added to the particle according to the invention, in the first step, by the hydrolysis of the ethoxy groups of the APTES to generate hydroxyl groups which can, in a second step, condense with the hydroxyl groups of the preparation layer to form a covalent bond, according to the reaction scheme below (where "RE" represents A and / or X 'in the context of a particle according to the invention):
  • the particle thus functionalized can be linked to biologically active molecules (to form the layer consisting of biologically active molecules), by any means known to those skilled in the art, for example by a weak chemical bond, such as for example by electrostatic force, Van der Waals strength, hydrogen bonding, hydrophobic bonds, or by a strong chemical bond, for example by ionic, covalent or metallic bonding, or by means of a coupling agent, such as for example coupling agents bearing dual functions making it possible to set on the one hand functions (for example amine functions or carboxylic acid functions) present on the surface of the particle and, on the other hand, on functions of the targeting molecule (for example functions amino or sulfhydryl functions).
  • a weak chemical bond such as for example by electrostatic force, Van der Waals strength, hydrogen bonding, hydrophobic bonds, or by a strong chemical bond, for example by ionic, covalent or metallic bonding
  • a coupling agent such as for example coupling agents bearing dual functions making it possible to set on the one hand functions (for example
  • the functionalized particle and the biologically active molecule (s) may also be linked using, for example, high affinity biological interactions, such as biotin-streptavidin interaction (or ligand-receptor interaction or interaction antibody-antigen), and multi-step coupling, i.e. first coupling streptavidin (or biotin) to the functionalized particle and coupling biotin (or streptavidin) to the to the biologically active molecule (s) and then interaction of the two coupling products.
  • Mention may also be made of coupling techniques between, for example, a carboxy group and a carbodiimide, an amine and a ⁇ -hydroxysuccinimide or an imidoester, and a thiol and a maleimide.
  • binding agents such as (1) Bis (sulfosuccinimidyl) suberate (BS 3 ), homobifunctional linker, which by its / V-ester hydroxysulfosuccinimide (NHS) groups, binds with amino groups carried by different molecules, (2) 1-ethyl 3- (3-Dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC), carbodiimide linker, which activates carboxyl groups for spontaneous reaction with primary amines, and (3) Sulfosuccinimidyl-4 - ((V-maleimidomethyl) cyclohexane-1 -carboxylate (Sulfo-SMCC), which by its ester group Sulfo-NHS binds the molecules containing a primary amine, and by its
  • the functionalized particle of the invention may be coupled to a protein or polypeptide having amine functions on its surface by bis (sulfosuccinimidyl) suberate (BS 3 ).
  • the coupling method described in detail by Casanova et al. (2007), includes:
  • the ratio of the concentrations of the particles of the invention and the proteins or polypeptides is chosen according to the number of proteins or polypeptides that it is desired to couple per particle. When it is desired to fix a single molecule on the particle and when the reaction of step iv) has an efficiency close to 100%, a ratio of the concentrations of particles and proteins of interest, close to 1: 1 is retained. , for carrying out step iv).
  • the concentration of the particles coupled to the BS 3 and proteins or polypeptides before the implementation of step iv) can be determined by their absorption. After performing this step iv), as the absorption of the proteins or polypeptides and particles is superimposed, the concentration of the proteins or polypeptides can be determined by standard tests such as the Bradford test.
  • the functionalized particle of the invention can be coupled to aminated PEG, in particular to make the particles stealthy.
  • Steps i) to v) described above are repeated identically, the PEG replacing the protein or polypeptide to be coupled from step iv).
  • a PEG / particulate ratio of 10: 1, 20: 1 or 40: 1 will be considered, in order to ensure complete recovery of the surface of the particle by PEG.
  • the second reaction will take place, for example, between a concentration C of particles, a concentration of 2C of proteins and 10C of PEG.
  • the particle in its uncoated, coated or functionalized form, may have a spheroidal shape (including a spherical particle), or any other irregular shape.
  • the size of the particles of the invention (defined as the diameter for spherical particles and as the largest dimension when the particle has a spheroidal shape), is between 1 and 500 nm.
  • the particle size is less than 200 nm, in particular less than 100, less than 50, less than 25 or less than 10 nm.
  • the size will be greater than that of an uncoated particle, and less than 200 nm, in particular less than 100 nm, less than 50 nm or less than 25 nm.
  • Particles can be defined as nanoparticles (NP).
  • the particle size may be uniform (or monodispersed), that is to say more than 75%, in particular more than 80% or more than 90% of the particles. have a size that differs from the average particle size of the aggregate of the composition by not more than 50 nm, not more than 40 nm, not more than 30 nm, not more than 20 nm, or not more than 10 nm.
  • the size distribution of more than 75%, especially more than 80% or more than 90% of the particles is within a size range of ⁇ 40%, ⁇ 30%, ⁇ 20% or ⁇ 10% of the average particle size.
  • Particles in composition whose size does not meet one of the two definitions below, are said to be polydispersed.
  • the present application also relates to a process for preparing the particles according to the invention, which comprises or consists of:
  • the aqueous solution containing the elements X and L is in the form of chlorides, nitrates or acetates.
  • the aqueous solution containing the elements X and L may also contain complexing agents of these elements such as citrate in order to limit the size of the particles.
  • the aqueous solution containing an oxo-hydroxo salt of the element M is in the form of a salt of sodium, potassium or ammonium.
  • the pH of the aqueous solution containing an oxo-hydroxo salt of element M is adjusted so that the precipitation reaction leads to the synthesis of the part of formula X a L b (M p O q ) [or particles of formula X to L b (M p O q )].
  • the oxidation states of elements X, L and M are those of these elements in the final particle.
  • the aqueous solution containing the elements X 'and A (or containing the element A), is in the form of chlorides, nitrates or acetates.
  • the aqueous solution containing the elements A and X '(or containing the element A) may also contain complexing agents of these elements such as citrate in order to limit the particle size.
  • the aqueous solution containing an oxo-hydroxo salt of the element M ' is in the form of a salt of sodium, potassium or ammonium.
  • the pH of the aqueous solution containing an oxo-hydroxo salt of the element M ' is adjusted so that the precipitation reaction leads to the coating of the part of the formula X a L b (M p O q ) by a part of formula A e X ' f (M' p O q ) or a part of formula A e (M ' p O q ).
  • the oxidation states of elements A, X 'and M' will be those of these elements in the final particle.
  • Step (2) is carried out in the presence of the parts of formula X a L b (M p O q ) synthesized in (1), that is to say that step (2) is implemented in particular in the dispersion of parts of formula X a L b (M p O q ) as obtained at the end of step (1), or after the dispersion of parts of formula X a L b (M p O q ) as obtained at the end of step (1) has been purified to remove the counterion salts.
  • the aqueous solution containing elements X 'and A (or containing element A) and the aqueous solution containing element M' are successively added to the dispersion of parts of formula X a L b (M p O q ) as obtained at the end of step (1), the second solution being added by means of a slow drip.
  • the aqueous solution containing elements X 'and A (or containing element A) and the aqueous solution containing element M' are added simultaneously to the dispersion of parts of formula X a L b ( M p O q ) as obtained at the end of step (1), each of the two solutions being slowly added dropwise.
  • the mode of addition of the two solutions in the dispersion of parts of formula X to L b (M p O q ) as obtained after step (1) and their concentration are controlled so that the coating of the parts of formula X to L b (M p O q ) is preferably carried out with the separate precipitation of parts of formula A e X ' f (M' p O q ) or of parts of formula A e (M ') p O q ).
  • Those skilled in the art may modify the modes of addition described above or vary the dilution of the added solutions.
  • the coprecipitation reaction for the synthesis of the parts of formula X a L b (M p O q ) and the coprecipitation reaction for coating the parts of formula X a L b (M p O q ) by the part of formula A e X ' f (M' p O q ) or of formula A e (M ' p O q ) succeed each other directly and without interruption.
  • the dispersion of parts of formula X a L b (M p O q ) obtained directly at the end of their synthesis may contain a quantity of M ions (or M ') sufficient for the coating of the parts of formula X to L b (M p O q ) by the part of formula A e X' f (M ' p O q ) or the part of formula A e X' f ( M ' p O q ), so that only one an aqueous solution containing the elements X 'and A (or containing the element A) is added in step (2).
  • step (3) comprises or consists of a purification of the particles, in order to remove the counterion salts.
  • the method comprises an ultimate step of sorting the particles according to their size, by centrifugation.
  • the application also relates to particles having the above definition, in particular particles of formula X a L b (MpO q ) / A e X ' f (M'pO q ') or of formula X a L b (MpO q ) / A e (M'pO q '), obtained by the method described above.
  • the application also relates to a pharmaceutical composition
  • a pharmaceutical composition comprising particles as defined in the present application or a composition as defined in the present application, and a pharmaceutically and / or physiologically acceptable vehicle.
  • pharmaceutical composition is meant a composition intended for diagnostic use and / or therapeutic use, not only in humans but also in animals, in particular in mammals and / or pets (veterinary use ).
  • pharmaceutically and / or physiologically acceptable carrier is meant an agent suitable for the use of the pharmaceutical composition in contact with a living being (for example a non-human mammal, and preferably a human being), and is therefore preferentially non-toxic, such as excipients.
  • physiologically and / or pharmaceutically acceptable vehicles are, for example, water, a saline solution, in particular a physiological solution, water-miscible solvents, sugars, binders, pigments, vegetable or mineral oils, polymers soluble in water, surfactants, thickeners or gelling agents, preservatives, basifying or acidifying agents.
  • Excipients that may be contained in the pharmaceutical composition according to the invention include sugars, such as lactose, sucrose, mannitol, or sorbitol, cellulose-based preparations, for example corn starch, wheat starch, rice starch, or corn starch.
  • the excipients or vehicles are intended for the preparation of a pharmaceutical composition of the invention as an injectable solution, in particular as an injectable solution intravenously.
  • the pharmaceutical composition comprises, as active product, between 0.1 and 1 g / ml of particles according to the invention, in particular between 0.1 and 0.6 g / ml or between 0 and , 2 and 0.5 g / ml.
  • the pharmaceutical composition according to the invention is formulated in the form of an injectable solution, in particular in the form of a solution for injection by injection. intravenous (IV), and in particular is in the form of vials or pre-filled syringes.
  • the application also relates to the use of particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention in imaging, in particular in medical imaging, in particular in diagnostic imaging.
  • the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention can be used in vitro, in particular on a cell culture or on an organ previously removed ex vivo, or preferably in vivo. In vivo use includes use in animals, particularly in mammals, particularly in pets (veterinary use), or in humans (patients).
  • the application relates to the use of particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention in imaging, in particular on laboratory animals (mice, rats, primates, etc.), in particular for purposes of research or investigation, or for the purpose of developing molecules for diagnostic and / or therapeutic purposes.
  • the application also relates to the use of particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention as diagnostic agents, in a patient or an animal, preferably a mammal (diagnostic use).
  • the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention are used for diagnostic purposes only, excluding their use for therapeutic purposes.
  • the application relates to the use, in particular in vivo, of particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention in the implementation of at least one imaging technique (in particular one, or the combination of two or three techniques) selected from the group consisting of MRI, Optical Imaging, Optical Oxidant Detection, Positron Emission Tomography (PET), Computed Tomography (CT) and Ultrasound Imaging (for example, ultrasound)
  • imaging technique in particular one, or the combination of two or three techniques
  • PET Positron Emission Tomography
  • CT Computed Tomography
  • Ultrasound Imaging for example, ultrasound
  • the acquisition of the signals (in particular images) of the imaging technique (s) is carried out following a single injection of the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention, or at most following two injections of the same particles, same compositions or same pharmaceutical compositions according to the invention [if the acquisition of the signals must be longer than the residence time of the particles in the subject (patient or animal, preferably mammalian, subject of investigation.]
  • the acquisition of signals by different imaging techniques respectively implemented may be slightly shifted in time, provided that the imaging techniques are implemented during the same investigation session, particularly diagnostic investigation.
  • the combination of different imaging techniques using particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention allows the collocation of the signals or images respectively acquired by these multiple techniques.
  • the application relates to the use of particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention in MRI (or for diagnosis by MRI, or for the diagnosis using the MRI technique).
  • the application also relates to the use of particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention as multimodal agents (in particular bimodal or trimodal agents) in the diagnosis using at least two imaging techniques chosen from the group consisting of MRI. , optical imaging, optical oxidant detection, positron emission tomography, computed tomography and ultrasound imaging.
  • the application relates to the use of particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention as multimodal agents (in particular bimodal or trimodal) in imaging, in particular in MRI in combination with at least one, in particular an imaging technique selected from the group consisting of optical imaging, optical oxidant detection, positron emission tomography, computed tomography and ultrasound imaging.
  • MRI in combination with at least one, in particular, an imaging technique selected from the group consisting of optical imaging, optical oxidant detection, positron emission tomography, computed tomography and Ultrasound imaging includes the use of particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention, in MRI in combination with optical imaging, in MRI in combination with optical oxidant detection, in MRI in combination with tomography positron emission, MRI in combination with computed tomography or MRI in combination with ultrasound imaging (bimodal imaging).
  • the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention are used in MRI in combination with optical imaging.
  • the use of a particle according to the invention (having properties of MRI contrast agents and luminescent properties) can reduce scanning times by contrast enhancement and simultaneously allow rapid optical imaging, by combining the complementary advantages of optical techniques in terms of speed of acquisition and sensitivity at low concentrations with the deep penetration of MRI tissues.
  • the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention are used in MRI in combination with the optical detection of oxidants.
  • the use of a particle according to the invention (having properties of MRI contrast agents and of oxidant detection properties) can make it possible to image the tissues by MRI and detect the production of bound oxidants. for example, at an ignition site by injecting a single product.
  • the luminescent ions of the particle must already be in a state of valence such that they are susceptible to oxidation.
  • the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention are used in MRI in combination with positron emission tomography.
  • the positron emission by radioisotopes suitable for positron emission such as 11 C, 13 N, 15 0, 18 F, 64 Cu, 86 Y or 124 I is followed by a reaction with electrons and ⁇ -photon emission whose depth of penetration is unlimited on the scale of biological samples, which makes PET the imaging technique with the highest sensitivity, allowing the determination of the local concentration of the radioisotope, and the detection of a single abnormal cell (Hahn et al., 201 1). PET is therefore appropriate for detecting the onset of cancer before any macroscopic changes can be visualized.
  • a particle according to the invention (having properties of contrast agents in MRI and carrying a radioisotope) makes it possible to combine the high sensitivity of the PET with a localization of the PET signal in the body of the animal or patient examined by MRI.
  • the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention are used in MRI in combination with computed tomography.
  • the contrast generated by CT is essentially between the bones and other parts of the body.
  • CT can therefore provide additional information to MRI where contrast is generated between regions containing water, ie between different types of tissue.
  • CT can provide three-dimensional images with a resolution comparable to that of MRI (Frullano and Meade, 2007).
  • A the paramagnetic lanthanide ion
  • Gd the high electron density of the gadolinium atom makes the particles according to the invention an appropriate contrast agent for CT in combination with the implementation of the invention.
  • MRI the paramagnetic lanthanide ion
  • the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention are used in MRI in combination with ultrasound imaging.
  • the particles of the invention are contained, in large numbers, in microspheres or polymeric microbubbles prepared prior to their administration concerning the investigation (Hahn et al. 201 (1).
  • MRI in combination with at least one, particularly one, imaging technique selected from the group consisting of optical imaging, optical oxidant detection, positron emission tomography, computed tomography and "Ultrasonic imaging” includes the use of particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention, in MRI in combination with two imaging techniques selected from optical imaging, optical oxidant detection, positrons, computed tomography and ultrasound imaging (trimodal imaging).
  • the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention are used, in MRI in combination with optical oxidant detection and optical imaging, in MRI in combination with the optical detection of oxidant and positron emission tomography, MRI in combination with optical oxidant detection and computed tomography or MRI in combination with optical oxidant detection and ultrasound imaging.
  • the invention also covers:
  • particles, compositions or pharmaceutical compositions for their use in imaging in particular as diagnostic agents, as multimodal agents (in particular bimodal or trimodal) diagnostics or in the diagnosis using one or a combination of several, in particular 2 or 3, imaging technique (s) according to the definitions given above.
  • the invention also relates to a method for acquiring a signal, in particular image (s), by MRI, optical imaging, optical detection of oxidant, PET, CT or ultrasound imaging, or by a combination of at least two (in particular two or three) of these techniques as defined above, in an animal, in particular a mammal, or in a patient, using particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention comprising :
  • the invention also relates to a method for acquiring a signal, in particular image (s), by MRI, optical imaging, optical detection of oxidant, PET, CT or ultrasound imaging, or by a combination of at least two (in particular two or three) of these techniques as defined above, in an animal, in particular a mammal, or in a patient, using particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention comprising:
  • Excitation means the application of a magnetic field (MRI), an X-ray beam scan (TDM), a light at a particular wavelength (optical imaging) and / or ultrasound (ultrasound imaging) on the subject (animal or patient), depending on the imaging technique (s) used in the diagnosis.
  • MRI magnetic field
  • TDM X-ray beam scan
  • optical imaging optical imaging
  • ultrasound ultrasound imaging
  • medium containing the particles is meant the biological fluid or tissue in which the particles of the invention have been administered, or the biological fluid or tissue in which the particles of the invention are located or concentrated ( particularly because of targeting) after their administration.
  • the diagnostic applications of the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention are numerous and correspond to conventional applications of MRI techniques, optical imaging, optical detection of oxidant, CT, PET or ultrasound imaging.
  • the particles, compositions or pharmaceutical compositions are used in the implementation of the imaging techniques defined above, for the diagnosis of numerous disorders, in particular, without being limiting, the disorders linked to the brain.
  • the spinal cord large vessels, artery, intrathoracic organs (eg the heart), spine, digestive and pelvic viscera, joint muscles and adjacent structures, tendons, ligaments and peripheral nerves, and tumor cells.
  • the particles, compositions or pharmaceutical compositions are used, without being limiting, and depending on the imaging technique or the combination of imaging techniques used, for the diagnosis of coronary heart disease, valvular diseases, cardiomyopathies, congenital heart disease, pericardial diseases, congenital heart defects, tumors (bone, heart, lymphoma, pulmonary nodules, upper aerodigestive tract, hepatic localization of digestive cancers, melanoma, breast cancer, gynecological cancers), Inflammatory neurological diseases, herniated discs, discosomatic pathologies, traumatic spinal and spinal injuries, infectious spondylodiscitis, arteriovenous malformations and degenerative brain diseases such as Alzheimer's and Parkinson's.
  • valvular diseases congenital heart disease
  • pericardial diseases congenital heart defects
  • tumors bone, heart, lymphoma, pulmonary nodules, upper aerodigestive tract, hepatic localization of digestive cancers, melanoma, breast
  • the application also relates to the use of particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention, in imaging, in particular in medical imaging, in particular in diagnosis or in diagnostic imaging, as defined above, and simultaneously as a medicament or in therapy.
  • “simultaneous” or “simultaneously” it is meant that the acquisition of the signals (in particular images) of the imaging technique (s) and the therapeutic stage of the treatment of the subject (animal or patient) are carried out , in the same subject, during the same investigation session, that is to say following a single injection of the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention.
  • the particles of the invention may also be used as a medicament or in therapy, the active ingredient possibly being the particle itself or a molecule therapeutic related to the particle.
  • the particle of the invention in its uncoated form itself constitutes, at least in part, the active ingredient of the drug.
  • A is Gd
  • the neutron capture therapy (TCN) can be implemented, based on the gigantic neutron absorption section by the Gd, in particular its 157 Gd isotope.
  • the nucleus of 157 Gd carries out a nuclear reaction 157 Gd + n ⁇ 158 Gd * ⁇ 158 Gd + ⁇ + ze " which causes the rapid emission of a high energy ⁇ radiation with an energy of up to 7.8 MeV and several electrons, including z electrons, mainly of the Auger type from the internal conversion with energies ⁇ 41 keV (De Stasio et al., 2001) Auger electrons are highly ionizing on These electrons may cause breaks in the double-stranded DNA in the tumor cells and lead to necrosis, and it is therefore advantageously possible to couple via a particle according to the invention in which A is Gd, MRI and TCN imaging (see Bridot et al (2009) on particles with a Gd 2 0 3 nucleus) TCN is suitable for the treatment of brain tumors, in particular glioblastoma multiforme In a mode of Particular embodiment, the particles, compositions or
  • the particle of the invention in its coated form constitutes the active principle of the drug, the particle being used in particular as a drug transport vehicle.
  • the particles according to the invention which carry therapeutic molecules (for example anticancer molecules) and optionally targeting molecules and / or stealth agents.
  • therapeutic molecules for example anticancer molecules
  • Therapeutic benefits have the advantage of allowing the monitoring of the progression and / or the accumulation of the drug at the target site by MRI and thus the adjustment of doses and administration intervals for maximum effect. This use is particularly suitable for the treatment of disorders that can be diagnosed by the imaging techniques mentioned above, in particular by MRI.
  • the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention are used as a diagnostic agent or as a contrast agent in MRI and in the treatment of tumors.
  • the invention also covers:
  • the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention for their simultaneous use in imaging, in particular as a diagnostic agent or as an MRI contrast agent, and as a medicament;
  • the particles, compositions or pharmaceutical compositions according to the invention for their simultaneous use in imaging, in particular as a diagnostic agent or as an MRI contrast agent, and as a medicament in the treatment of tumors;
  • the invention also relates to a method for the treatment of a subject, in particular the treatment of a subject suffering from tumor (s), comprising:
  • the doses used will be those commonly recommended for MRI techniques.
  • the dose administered to the subject ranges from 0.01 to 0.5 mmol / kg, in particular from 0.05 to 0.3 or 0.01 to 0.2 mmol / kg (in mmol of ion or paramagnetic ions).
  • Heart / shell type particles containing a core of formula Y 0 . 6 Eu 0 . 4 VO 4 and a shell of formula GdV0 4 were synthesized. Particles having a size of about 40 nm (ie a radius of 20 nm) were obtained.
  • the volume ratio between the core volume (c) and the shell volume (V s ) was calculated using a value of 5 nm for the thickness of the shell.
  • V NP is the volume of the particle The following volumetric ratio is obtained:
  • the solution of lanthanides in the core is itself a mixture of 60% (vol / vol) solution Y (N0 3 ) 3 and 40% (vol / vol) solution Eu (N0 3 ) 3 .
  • the shell a pure solution of Gd (N0 3 ) 3 was used.
  • the resulting crude particle dispersion was purified by dialysis or centrifugation to remove counterions in solution. Dialysis was performed in Spectra / Por regenerated cellulose dialysis membranes (MWCO 12-14 kDa, Spectrum Labs, Collinso Dominguez, CA, USA) against ultrapure water until the conductivity of the dispersion of particles less than 100 ⁇ 8 ⁇ " ⁇ " 1 . For large volumes, purification by centrifugation was performed. The dispersion was centrifuged at 26323 g for 20 minutes. The supernatant was removed and the precipitate redispersed in ultrapure water. The centrifugation-redispersion steps were repeated 3 to 5 times depending on the concentration factor and until a conductivity of the dispersed particles smaller than 100 ⁇ g ⁇ - ⁇ - 1 was reached.
  • the size selection was performed by two centrifugation steps.
  • the dispersion was first centrifuged at 500 g for 2 min and the supernatant thus obtained was centrifuged again at 1000 g for 2 min to remove aggregates and very large particles.
  • the supernatant contained a particle dispersion having a good compromise between a small size distribution and a high yield. Characterization by technique of the dynamic scattering of light gave (number average values) a hydrodynamic diameter of 55 nm with a width of the distribution of 16 nm
  • the spectrometer was calibrated using standard water / oil mixtures having a known component ratio according to the manufacturer's instructions.
  • the pre-diluted samples were further diluted directly in 10mm NMR (Nuclear Magnetic Resonance) tubes, in a series containing 10 1 ml samples. All dilutions were performed using ultrapure water.
  • Relaxivities per particle were determined by first calculating the volume of a particle.
  • the nanoparticles were considered to be homogeneous in size and spherical with a diameter equal to the number average diameter determined by DLS (dynamic light scattering).
  • DLS dynamic light scattering
  • the diameter of the uncovered (i.e. unmodified) particles was used.
  • the particle relaxivity was then obtained by multiplying the Gd ion relaxivity by the number of Gd ions per particle. 1.7. Acquisition of the luminescence spectra The dispersion of particles was pre-diluted so that it appeared almost transparent and was transferred to a 2 mm quartz cuvette QS 100 (Hellma, Mullheim, Germany). The emission spectra were recorded using a Hitachi F-4500 fluorescence spectrophotometer (Hitachi, High-Tech, Tokyo, Japan). Slots with a spectral width of 2.5 nm were used in the excitation and emission path, and scanning was performed at a rate of 240 nm / min.
  • a high-pass filter GG-375 Schott, Mainz, Germany
  • the luminescence was excited at 280 nm and the emission was recorded from 500 to 750 nm.
  • absorbance measurements for determination of the quantum yield at 280 nm when the absorbance exceeded 0.3, the sample was further diluted.
  • a dense particle layer was deposited by spin by adding 100 ⁇ of a 94 mM suspension (ion concentration 4 V0 3 ") Yo.6Euo particles. 4 (V04) / Gd (V0 4 ) on a quartz slide
  • the luminescence was recorded at an excitation intensity of 1.6 kW / cm 2 at an acquisition rate of 1 fps for 10 min. the photoreduction step, and for an excitation intensity of 0.3 kW / cm 2 at an acquisition rate of 1 image / 3 s for 10 min during the recovery, respectively.
  • the luminescence signals were normalized to a value of 1 for the first image analyzed during each acquisition cycle, the photoreduction and recovery values are given in the form of a circular region with homogeneous particle coverage. a percentage compared to this first re image.
  • Lai xEu x P0 4 / GdPO4 nanoparticles Lai-xEuxPO nanoparticles GdPCU, La1.xEuxPyVi.yO4 Gd PO4 nanoparticles and Y1.xEuxPyVi nanoparticles.
  • yO4 GdVO4 with x ranging from 10% to 75% and y ranging from 0.1 to 99% by adapting as above the nanoparticle synthesis protocols Lai.xEu x P0 4 , GdP0 4 , La1.xEUxPyV1.yO4, GdP y Vi.
  • Table 2 a number average diameter obtained by dynamic light scattering (DDL).
  • CC means coordination complex Yo particles. 6 Euo.4VO4 / GdVO4 (in a core / shell organization) are more efficient at inducing proton relaxation (rV 0 "and r 2 ' on than or equal to 4) than homogeneous GdV0 4 particles and Gdo homogeneous particles. These results are attributed to the fact that more magnetically active Gd ions are found near the surface in the Yo 6 Euo.4VO4 / GdVO4 particles and can thus interact more effectively with the water protons. in comparison with the Gd ion in homogeneous particles (GdV0 4 and Gd. Euo.4VO4 6) where a part of Gd ions are located within the particle. the latter does not have direct contact with the water.
  • the ratio of relaxivity r 2 / ri observed with the particles Yo.6Euo.4VO4 / GdVO4 is of the same order of magnitude as that obtained with Dotarem TM and free Gd 3+ ions (about 1, 2), only particles consisting of pure and homogeneous GdV0 4 having a higher ratio.
  • the luminescence spectrum of a suspension of nanoparticles Yo.6Euo.4VO4 / GdVO4 (in an organization heart / uille cock) is shown in Figure 2.
  • This spectrum shows a peak at 593 nm bound to the transition 5 D 0 ⁇ 7 F ⁇ , a double and strong main peak at 616 nm ( 5 D 0 ⁇ 7 F 2 ), a very weak peak at 650 nm ( 5 D 0 ⁇ 7 F 3 ), and another double peak at 699 nm ( 5 D 0 ⁇ 7 F 1 ).
  • This spectrum corresponds to the spectra found for YV0 4 doped with Eu in the literature (Huignard et al., 2000).
  • a calibration curve for determining quantum yield was obtained from the organic rhodamine 6G fluorophore.
  • the relative error of the adjustment is 2%.
  • the absorption of the nanoparticle dispersion at 280 nm is obtained as a peak on a background resulting from the scattering of incident light by the particles.
  • the measurement of the value of the absorbance at 280 nm / 2 8o, is not very accurate because of the contribution of diffusion. A total error in determining the quantum yield of the order of 5% therefore seems reasonable.
  • Yo.6Euo.4VO4 GdVO4 particles were spin coated on a quartz slide and excited at high laser intensity.
  • the corresponding time-dependent luminescence intensity is shown in Figure 3A.
  • the decreasing luminescence intensity observed confirms that a photoreduction of Eu 3+ ions takes place in the particles
  • Yo particles. 6 Euo.4VO4 / GdVO4 in their core-shell organization, are a powerful agent especially for multimodal imaging purposes. They can be used both as a luminescent marker, as an oxidant sensor and as a contrast agent for MRI. They combine a high luminescence quantum yield, particularly necessary for the detection of high sensitivity hydrogen peroxide, with a better MRI contrast than that obtained with conventional contrast agents.

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Abstract

La présente demande concerne des produits composites multimodaux pour l'imagerie, en particulier pour l'imagerie diagnostique,et optionnellement pour thérapie, en particulier des produits composites capables d'être utilisés comme agents de contraste en particulier en imagerie par résonance magnétique (IRM), et/ou dans des techniques d'imagerie, comme par exemple en imagerie optique, en détection optique d'oxydants, en tomographie par émission de positrons (TEP), en tomodensitométrie (TDM) et/ou en imagerie par ultrasons et optionnellement simultanément utilisables en thérapie. Ces produits sont basés sur une particule comprenant ou consistant en une partie pourvue d'une activité d'agent de contraste et/ou d'une activité paramagnétique, et une partie pourvue d'une activité luminescente et optionnellement d'une activité de détection d'oxydant.

Description

PARTICULES D'OXYDE A BASE DE TERRES RARES
ET UTILISATION NOTAMMENT EN IMAGERIE
DOMAINE TECHNIQUE
La présente demande concerne des produits composites multimodaux pour l'imagerie, en particulier pour l'imagerie diagnostique, et optionnellement pour la thérapie, en particulier des produits composites capables d'être utilisés comme agents de contraste en particulier en imagerie par résonance magnétique (IRM), et/ou dans des techniques d'imagerie, comme par exemple en imagerie optique, en détection optique d'oxydants, en tomographie par émission de positrons (TEP), en tomodensitométrie (TDM) et/ou en imagerie par ultrasons et optionnellement simultanément utilisables en thérapie. Ces produits sont basés sur une particule comprenant ou consistant en une partie pourvue d'une activité d'agent de contraste et/ou d'une activité paramagnétique, et une partie pourvue d'une activité luminescente et optionnellement d'une activité de détection d'oxydant.
ART ANTERIEUR
Les examens IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) sont essentiellement utilisés pour imager différents types de tissus mous. Le contraste est déterminé par les temps de relaxation des protons ΤΊ (relaxation longitudinale) et T2 (relaxation transversale) (Abragam, 1983 et Levitt, 2008).
L'administration d'un agent de contraste (AC) est préconisé lorsqu'il y a trop peu de contraste intrinsèque entre les régions d'intérêt, en matière de diagnostic clinique généralement entre des tissus sains et pathologiques. Les AC sont des composés qui sont aptes à modifier les temps de relaxation des protons de l'eau dans le tissu où ils sont présents et peuvent ainsi améliorer un diagnostic médical en termes de spécificité supérieure, de meilleure caractérisation des tissus, de réduction des artéfacts dans l'image et d'information fonctionnelle (Aime et al., 2005). En fonction de l'effet principal, les AC peuvent être divisés en deux classes : les AC 7i ou AC positifs qui agissent essentiellement sur le temps de relaxation longitudinal, et les AC T2 ou AC négatifs qui raccourcissent le temps de relaxation transversale (Bottrill et al., 2006).
Les performances d'un agent de contraste sont caractérisées par la relaxivité à concentration normalisée (η) (Lauffer, 1987) : , , -,
(èL. ·- (*),,,
[AC] où le premier terme correspond au temps de relaxation inverse des protons dans une solution de l'AC paramagnétique, selon la définition du paramagnétisme de Langevin, à la concentration [AC] et le deuxième à celui dans le solvant diamagnétique pur, et i peut être 1 ou 2. Le taux de relaxation observé est défini par
Figure imgf000003_0001
où l'indice p dénote la contribution paramagnétique pure du CA.
Les valeurs sont exprimées en unités de mM"V1 (Aime et al., 1999). Le signal d'IRM observé pour les séquences types d'impulsions de champ magnétique d'IRM augmente par augmentation de 1/ΤΊ et diminue par augmentation de MT2, mais comme un AC affecte communément les deux temps de relaxation (Caravan et al., 1999), l'effet prédominant décide finalement si le AC agit comme un AC positif ou un AC négatif.
La valeur du rapport de relaxivité (κ) : permet de déterminer lequel de l'effet ou T2 est dominant. Un rapport κ faible, d'environ 1 , indique un AC positif, tandis qu'un rapport κ nettement supérieur à 1 signifie que le composé agit comme un AC négatif.
L'amélioration de la relaxation paramagnétique des protons de l'eau est le résultat de fluctuations temporelles du couplage entre le moment magnétique des électrons de l'ion métal et le moment magnétique nucléaire du proton (Kowalewski et al., 1985 ; Banci et al., 1991 ; Bertini et Luchinat, 1996). Au moins deux contributions peuvent être différenciées : un mécanisme de sphère intérieure et un mécanisme de sphère extérieure. La relaxation de sphère intérieure concerne les molécules de solvant directement coordonnées au centre métallique, tandis que la relaxation de sphère extérieure fait référence à des molécules d'eau dans une deuxième sphère de coordination ou une encore plus distante autour du complexe.
En fonction de la structure réelle de l'AC, une contribution additionnelle peut être présente si des interactions de liaison hydrogène sont possibles avec les molécules d'eau. Comme cette contribution est difficile à quantifier, elle est souvent traitée avec les mécanismes de sphère intérieure ou de sphère extérieure en fonction de la force de la liaison hydrogène (Caravan et al., 1999 ; Aime et al., 2005).
Le temps de relaxation inverse observé est une fonction des temps de relaxation inverse pour les deux processus (Caravan et al., 1999) :
Figure imgf000003_0002
où les exposants IS et OS représentent respectivement la sphère intérieure et la sphère extérieure.
Aujourd'hui, tous les agents de contraste T-\ cliniquement approuvés sont basés sur le Gd3+, ion possédant 7 électrons non appariés, chélaté par des ligands polydentés organiques, par exemple connus sous les dénominations le « Magnevist », « Prohance », « Omniscan », « OptiMark », « Multihance », « Eovist », « Ablavar » et « Gadavist », approuvés par la FDA (US Food and Drug Administration), et « Multihance », « Omniscan », « Gadovist », « Gadograf », « Dotarem », « Artirem », « Primovist », « Gadopentetat », « Magnegita », « Handvist », et « Magnetolux » approuvés dans au moins un pays de l'Union Européenne.
Les constantes physiques de certains de ces AC sont reprises dans le tableau 1 ci- dessous (les données, à l'exception de celles pour ΙΈΟΒ-DTPA, proviennent de Caravan et al., 1999 et font référence ici à une fréquence de résonance des protons de 20 MHz et à la température disponible la plus proche de 37°C. Les données pour ΙΈΟΒ-DTPA pour 20 MHz et 37°C proviennent de Vander Elst et al. (1997). Les valeurs r2 ne sont dans la plupart des cas pas reportées ; pKGdi_ : constante de dissociation logarithmique des complexes Gd-ligand (GdL)).
Nom Ligand pKGdL Γι (mivr1 s"1) r2 (mwr1 s"1)
Dotarem DOTA 25,3 3,56 4,75
Prohance HP-D03A 23,8 3,7 -
Gadovist D03A-butrol 21 ,1 4,8 -
Magnevist DTPA 22,5 3,8 -
Omniscan DTPA-BMA 16,9 3,96 -
MultiHance BOPTA 22,6 4,39 5,56
OptiMark DTPA-BMEA 16,8 4,7 -
Ablavar MS-325 6,6 - -
Eovist EOB-DTPA - 5,4 -
Tableau 1
Par ailleurs, des nanoparticules à base d'oxyde de fer sont utilisées comme AC T2. Ils présentent l'inconvénient de montrer un effet d'extinction du signal qui rend difficile l'interprétation des images, puisque les régions sombres résultantes ne peuvent pas toujours être attribuées sans ambiguïté à la présence de l'AC. De plus, la susceptibilité élevée du matériau à base d'oxyde de fer introduit des distorsions de champ magnétique dans les tissus voisins, connues sous le nom d'artéfact de susceptibilité ou « artéfact d'éblouissement », qui génèrent des images obscurcies et affectent le fond autour de l'emplacement réel de l'agent (Bulte et Kraitchman, 2004).
De récentes avancées en matière de nanotechnologie ont eu pour résultat le développement de nanoparticules à base de Gd3+ ayant des propriétés d'amélioration du contraste 7i en IRM. Les nanoparticules sont des candidates intéressantes pour les AC du fait de l'accroissement de surface disponible d'interaction entre les ions Gd3+et les protons de l'eau (Na et al., 2009). Les AC nanoparticulaires peuvent être réalisés à partir d'une structure de noyau inorganique portant des structures de liaison pour ions paramagnétiques (Na et al., 2009). L'application de ces particules résulte en une concentration locale élevée d'ions paramagnétiques et donc en un contraste fort. Cependant, le nombre maximal d'ions Gd3+ est limité par les sites de liaison sur la surface. Un autre inconvénient réside dans leur synthèse complexe impliquant plusieurs étapes, au moins la production de la structure de noyau, l'ajout des sites de liaison à la surface et la chélation des ions Gd3+ dans ces sites de liaison.
Ces inconvénients peuvent être surmontés en utilisant des nanoparticules inorganiques paramagnétiques où les ions paramagnétiques font partie intégrante de la structure du noyau. Dans ce cadre, la synthèse est limitée à l'étape de formation de noyau. De nombreux composés contenant des métaux de transition ou des lanthanides semblent être de bons candidats, mais la plus grande partie de la recherche s'est consacrée sur les nanoparticules à base de Gd3+, du fait du nombre élevé d'électrons non-appariés de Gd3+ et des données extensives sur les propriétés des complexes de Gd.
Ainsi, Hifumi et al. (2006) ont synthétisé des nanoparticules de GdP04 paramagnétiques enrobées de dextrane (GdP04/dextrane) présentant un diamètre hydrodynamique de 23 nm pour la totalité de la construction. De plus, Park et al. (2009) ont synthétisé des nanoparticules de Gd203 encore plus petites avec un enrobage d'acide D-glucuronique (GOGA). Des valeurs de relaxivité élevées compatibles avec un agent de contraste positif ont été observées.
Par ailleurs, il est important de pouvoir combiner l'utilisation d'une particule comme agent de contraste avec son utilisation pour d'autres modalités d'imagerie aux caractéristiques complémentaires. A terme, cela devrait considérablement accroître la richesse d'informations obtenue tout en limitant le nombre d'injections nécessaire pour obtenir ces informations. Par ailleurs, des équipes de recherche développent des instruments capables d'acquérir simultanément des images correspondant à deux modes d'imagerie différents, en particulier, une détection optique incorporée soit dans une sonde de détection IRM (Mastanduno et al. ; 201 1 ) soit dans un tomographe à RX (Alé et al. ; 2010). Ces sondes permettent donc par la même occasion une détection d'oxydant si celle-ci est basée sur une détection optique.
Ainsi, Bridot et al. (2007) ont conçu la préparation de nanoparticules de Gd203 de différents diamètres de noyau intégrées dans une enveloppe de polysiloxane (GadoSiPEG) qui peut également porter des fluorophores organiques pour une imagerie bimodale par résonance magnétique et fluorescence.
Des particules de Gd0.6Eu0.4VO4 ont été proposées, combinant l'utilisation comme agents de contraste IRM, comme marqueurs fluorescents et comme capteurs d'oxydant (Schoeffel et al. ; 201 1 ). Cependant, ces particules ont un rendement quantique de luminescence (Q) faible, de l'ordre de 4%.
Par ailleurs, des nanoparticules cœur-coquille avec un cœur fluorescent et une coquille paramagnétique ont été proposées par Zhou et al. (201 1 ) (Nanoscale, 201 1 , 3, 1977). De même, Singh et al. (2008) (Journal of Applied Physics 104, 104307(2008)) ont étudié des nanoparticules cœur-coquille avec un cœur luminescent et une coquille GdV04. Cependant, les auteurs se sont limités à un dopage par Eu3+ fixé respectivement à 8% (Zhou et al. (201 1 )) et à 7% (Singh et al. (2008)). Par ailleurs, EP 1473347 évoque des nanoparticules cœur/coquille présentant soit une coquille luminescente soit un cœur et une coquille luminescents et leurs applications au FRET (« fluorescence résonance energy transfer).
Il existe donc un besoin dans l'art pour des produits composites multimodaux pour 5 imagerie et optionnellement pour thérapie, en particulier des produits composites pouvant être utilisés comme agents de contraste, en particulier en IRM, et/ou dans d'autres techniques d'imagerie, comme par exemple en imagerie optique, en détection optique d'oxydants, en tomographie par émission de positrons (TEP), en tomodensitométrie (TDM) et/ou en imagerie par ultrasons, et optionnellement simultanément utilisables en thérapie.
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DDEESSCCRRIIPPTTIIOONN DDEESS FFIIGGUURREESS
FFiigguurree 11 :: TTeemmppss ddee rreellaaxxaattiioonn ddeess pprroottoonnss eenn pprréésseennccee ddee ppaarrttiiccuulleess YYoo..66EEuuoo..44VVOO44//GGddVVOO44 eenn ffoonnccttiioonn ddee llaa ccoonncceennttrraattiioonn eenn GGdd33++.. ((AA)) :: TT11 ;; ((BB)) :: TT22..
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Figure imgf000006_0001
(B) récupération de luminescence après ajout de 100 μΜ de peroxyde d'hydrogène. Intensité laser au niveau de l'échantillon : 0,3 kW/cm2. Temps d'exposition 400 ms, 1 image toutes les 3 s. Les données ont été ajustées avec une fonction de croissance monoexponentielle :
25 / 1 - Δ/ - i l - e p (-— )] .
Figure 4 : Représentation schématique d'une particule selon l'invention, en coupe. (A) particule XaLb(MpOq)/AeX'f(M'pOq ) ; (B) particule Yo.eEuo.4VO4/GdVO4.
Figure 5 : Représentation schématique (en coupe) d'une particule enrobée selon l'invention. (A) particule XaLb(MpOq)/AeX'f(M'pOq') recouverte d'une troisième partie ; (B) 30 particule Yo.6Euo.4VO4/GdVO4 recouverte d'une couche de silice (Si02), d'une couche d'APTES et d'une couche constituée de molécules de ciblage (« ciblage »), de molécules thérapeutiques et de PEG (-WXXX).
DESCRIPTION DE L'INVENTION La demande vise une particule utilisable au moins à la fois comme agent de contraste, en particulier en IRM, et comme agent luminescent (agent au moins bimodal). Cette particule comprend ou consiste en une partie pourvue de l'activité luminescente et en une partie pourvue de l'activité d'agent de contraste (particule au moins bipartite).
Comme cela apparaîtra par la suite et dans les exemples, les nanoparticules selon l'invention peuvent ainsi avantageusement être paramagnétiques et luminescentes, et dans un mode particulier de réalisation, elles comportent ou sont constituées d'une part d'une partie luminescente et d'autre part d'une partie paramagnétique, la partie paramagnétique étant de préférence neutre en termes de luminescence. Dans un mode particulier de réalisation, c'est la coquille qui est paramagnétique et neutre en termes de luminescence, c'est-à-dire qu'elle n'émet pas de lumière à la suite d'une excitation lumineuse ou en émet avec un rendement quantique inférieur à 1 %.
Dans un mode de réalisation particulier développé ci-dessous, la particule de l'invention est utilisable comme agent de contraste, en particulier en IRM, comme agent luminescent et comme capteur de substances oxydantes (agent au moins trimodal).
Dans un mode de réalisation particulier développé ci-dessous, la particule de l'invention est en outre pourvue d'un enrobage.
La particule de l'invention comprend ou consiste en au moins deux parties, une partie de formule XaLb(MpOq), dans laquelle :
- M est au moins un élément susceptible de s'associer avec l'oxygène (O) pour former un anion;
- L correspond à un ou plusieurs ion(s) lanthanide(s) luminescent(s);
- X correspond à un ou plusieurs ion(s) neutre(s) en termes de luminescence ; et
- les valeurs de p, q, a et b sont telles que l'électroneutralité de XaLb(MpOq) est respectée, la fraction d'élément luminescent, définie par le rapport b/(b+a), étant de 1 à 75%; et
une partie de formule AeX'f(M'pOq ), dans laquelle :
- M' est au moins un élément susceptible de s'associer avec l'oxygène (O) pour former un anion ;
- A correspond à un ou plusieurs ions lanthanide(s) paramagnétique(s);
- X' correspond, lorsqu'il est présent, à un ou plusieurs ion(s) neutre(s) en termes de propriétés paramagnétique ; et
- les valeurs de p', q', e et le cas échéant f sont telles que l'électroneutralité de AeX'f(M'pOq ) est respectée, la fraction d'élément paramagnétique, définie par le rapport e/(e+f), étant de 80 à 100%. Dans un mode particulier de réalisation, la partie de formule XaLb(MpOq) est luminescente, et la partie de formule AeX'f(M'pOq ) (ou Ae(M'pOq ) définie plus bas) est paramagnétique et neutre en terme de luminescence.
Dans un mode de réalisation particulier, la particule de l'invention comprend ou consiste en au moins deux parties, une partie de formule XaLb(MpOq), dans laquelle :
- M est au moins un élément susceptible de s'associer avec l'oxygène (O) pour former un anion;
- L correspond à un ou plusieurs ion(s) lanthanide(s) luminescent(s);
- X correspond à un ou plusieurs ion(s) neutre(s) en termes de luminescence ; et
- les valeurs de p, q, a et b sont telles que l'électroneutralité de XaLb(MpOq) est respectée, la fraction d'élément luminescent, définie par le rapport b/(b+a), étant de 1 à 75%; et
une partie de formule AeX'f(M'pOq ), dans laquelle :
- M' est au moins un élément susceptible de s'associer avec l'oxygène (O) pour former un anion ;
- A correspond à un ou plusieurs ions lanthanide(s) paramagnétique(s);
- X' correspond à un ou plusieurs ion(s) neutre(s) en termes de propriétés paramagnétiques ; et
- les valeurs de p', q', e et f sont telles que l'électroneutralité de AeX'f(M'pOq ) est respectée, la fraction d'élément paramagnétique, définie par le rapport e/(e+f), étant de 80 à 100%.
Dans un mode de réalisation particulier, la particule de l'invention comprend ou consiste en au moins deux parties, une partie de formule XaLb(MpOq), dans laquelle :
- M est au moins un élément susceptible de s'associer avec l'oxygène (O) pour former un anion;
- L correspond à un ou plusieurs ion(s) lanthanide(s) luminescent(s);
- X correspond à un ou plusieurs ion(s) neutre(s) en termes de luminescence ; et
- les valeurs de p, q, a et b sont telles que l'électroneutralité de XaLb(MpOq) est respectée, la fraction d'élément luminescent, définie par le rapport b/(b+a), étant de 1 à 75%; et
une partie de formule Ae(M'pOq ) dans laquelle :
- M' est au moins un élément susceptible de s'associer avec l'oxygène (O) pour former un anion ;
- A correspond à un ou plusieurs ions lanthanide(s) paramagnétique(s); et
- les valeurs de p', q' et e sont telles que l'électroneutralité de Ae(M'pOq ) est respectée.
M, M', L, X, p, q, a, b, A, X' p', q', e et f sont plus particulièrement définis comme suit M et M' sont, indépendamment l'un de l'autre, au moins un (de préférence 1 ou 2) élément susceptible de s'associer avec l'oxygène (O) pour former un anion. Par « indépendamment l'un de l'autre », on entend, que le choix de M ne conditionne pas le choix de M', et vice-versa. Dans un mode de réalisation particulier, M et M' sont, indépendamment l'un de l'autre, de valence +V ou +VI. Dans un mode de réalisation particulier, M et M' sont chacun un ion choisi, indépendamment l'un de l'autre, dans le groupe constitué de V, P, W, Mo et As. Préférentiellement, M et M' sont, indépendamment l'un de l'autre, P ou V, de préférence M et M' sont V. Dans un mode de réalisation, M et/ou M' représente, l'un et/ou l'autre, deux ions choisis, indépendamment l'un de l'autre, dans le groupe constitué de V, P, W, Mo et As. En particulier, M peut représenter VVP1-V (v allant de 0 à 1 ). En particulier, M' peut représenter VyPi.v (v' allant de 0 à 1 ).
L est un ou plusieurs (de préférence 1 ou 2) ion(s) lanthanide(s) luminescent(s). Le terme « lanthanide » (ou Ln) définit les éléments dont le numéro atomique est de 57 à 71 dans le tableau périodique des éléments. Dans un mode de réalisation, L a une valence comprise entre +11 et +IV, et de préférence +111. Dans un mode de réalisation, L est un ion choisi dans le groupe constitué de Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm et Yb. Dans un mode de réalisation, L est Eu, en particulier Eu3+. Dans un autre mode de réalisation, L est Ce, en particulier Ce3+. Dans un autre mode de réalisation, L est Tb, en particulier Tb3+. Dans un autre mode de réalisation, L représente plusieurs ions (de préférence 2) choisis dans le groupe constitué de Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm et Yb. Dans un mode de réalisation particulier, L représente les ions Ce et Tb, ou les ions Er et Yb.
X correspond à un ou plusieurs (de préférence 1 ou 2) ion(s) neutre(s) en termes de luminescence. Par l'expression « neutre en termes de luminescence», on entend que le ou les ion(s) X ne sont pas capables d'émettre de la lumière suite à une excitation ou en émettent avec un rendement quantique inférieur à 1 %. Dans un mode de réalisation, X est de valence +III. Dans un mode de réalisation, X est choisi dans le groupe constitué des lanthanides et de Bi. Dans un mode de réalisation, X est choisi dans le groupe constitué de La, Y, Gd et Bi. Dans un mode de réalisation, X est choisi dans le groupe constitué de La, Y, et Bi. Dans un mode de réalisation particulier, X est l'élément Yttrium (Y). Dans un mode de réalisation particulier, X est La. Dans un mode de réalisation particulier, X est tel que défini ci-dessus et en outre n'est pas Gd.
Dans un mode de réalisation, L est Eu et X est Y, de sorte que XaLb est YaEub. Dans un mode de réalisation, L est Ce et X est La, de sorte que XaLb est LaaCeb. Dans un mode de réalisation, L est Tb et X est La, de sorte que XaLb est LaaTbb. Dans un mode de réalisation, L représente Ce et Tb, et X est La, de sorte que XaLb est Laa(Ce,Tb)b.
Les valeurs de p, q, a et b sont telles que l'électroneutralité de XaLb(MpOq) est respectée. p est égal à 0 ou 1 , et de préférence égal à 1 . Dans un mode de réalisation, q est compris entre 2 et 5, et est de préférence 4. A titre d'exemple, M est P ou V, p est égal à 1 , et q est égal à 4, de sorte que (MpOq) est P04 3" ou V04 3" Dans un autre exemple, p est égal à 0, et X est Y, de sorte que Xa(MpOq) est Y203. Dans un autre mode de réalisation, M représente les ions V et P, p est égal à 1 , et q est égal à 4, de sorte que (MpOq) est (VvP1-v)04.
La fraction d'éléments luminescents, définie par le rapport b/(b+a), est de 1 à 75%, en particulier de 10 à 60% ou 20 à 50%, en particulier de l'ordre de 30% ou de l'ordre de 40% (± 5%). Dans un mode de réalisation, le rapport b/(b+a) est inférieur ou égal à 75%, inférieur ou égal à 60%, inférieur ou égal à 50%, inférieur ou égal à 40%, inférieur ou égal à 30% ou inférieur ou égal à 20%.
Dans un mode particulier de réalisation, b/b+a est supérieur à 10%, de préférence supérieur à 20%, de préférence supérieur à 25%. Dans un mode particulier de réalisation, b/(b+a) va de 10 à 75% ou encore de 20 à 75% ou encore de 25 à 75% ou encore de 25 à 45%.
Selon l'invention, il a été constaté une optimisation de la luminescence pour des valeurs du taux de dopant importantes par rapport aux taux usuels. L'art antérieur préconise de faibles dopages, inférieurs à 10%, et en fait le choix car, dans les matériaux massifs et les nanoparticules notamment lorsqu'elles sont synthétisées à haute température, un effet de « quenching » entre ions Eu3+ apparaît à des taux plus élevés, ce qui diminue le rendement quantique ; lorsqu'on excite ces nanoparticules dans l'UV (bande d'absorption du vanadate), le rendement quantique de l'émission de l'Eu3+ est optimal pour des valeurs de dopage entre 0.1 et 10%. De plus, lorsqu'on excite directement l'élément L, par exemple les ions Eu3+, dans le visible, comme c'est le cas selon l'invention, le nombre d'ions excités est proportionnel au nombre d'ions Eu3+ disponibles dans la nanoparticule. Ainsi, le nombre de photons collectés, proportionnel au nombre d'ions excités multiplié par le rendement quantique, est optimal pour des valeurs de dopage hautes et spécifiques. Il est avantageux d'avoir un taux de L maximal sans chute de rendement quantique. On a constaté qu'avec des synthèses à basse température, l'effet de quenching n'apparaît qu'à de plus hautes concentrations. Pour L = Eu, l'optimum de b/b+a est compris entre environ 20 et 40%. Dans le cas de Eu3+, le rendement quantique est optimal pour des valeurs de dopage entre 20 et 40%. Comme les applications envisagées selon l'invention sont des applications biomédicales, une excitation dans le visible est préférable à une excitation dans l'UV, plus nocive pour les cellules et plus absorbée par les tissus.
Dans un mode de réalisation, L est Eu et le rapport b/(b+a) est 40%, de sorte que XaLb est Xo.6Eu0 4. Dans un mode de réalisation, L est Eu, X est Y et le rapport b/(b+a) est 40%, de sorte que XaLb est Y0.6Eu0.4. a et b sont tels que a+b =1. Dans un mode de réalisation, X est Y, L est Eu, M est V ou P, et le rapport b/(b+a) est de 1 à 75%, de préférence 10 à 75%, de façon encore préférée 20 à 75%. Dans un mode de réalisation, X est Y, L est Eu, M est V et le rapport b/(b+a) est de 1 à 75%, de préférence 10 à 75%, de façon encore préférée 20 à 75%. Dans un mode de réalisation, X est Y, L est Eu, M est V et le rapport b/(b+a) est de 40%, de sorte que XaLb(MpOq) est Y0.6Euo.4(V04).
Dans un mode de réalisation, L est Eu et X est Y, M est V et/ou P, et le rapport b/(b+a) est de 1 à 75%%, de préférence 10 à 75%, de façon encore préférée 20 à 75%. Dans un mode de réalisation, L est Ce et X est La, M est V et/ou P, et le rapport b/(b+a) est de 1 à 75%,%, de préférence 10 à 75%, de façon encore préférée 20 à 75%. Dans un mode de réalisation, L représente Ce et Tb, et X est La, M est V et/ou P, et le rapport b/(b+a) est de 1 à 75%,%, de préférence 10 à 75%, de façon encore préférée 20 à 75%.
A représente un ou plusieurs (de préférence 1 ou 2) ions paramagnétique(s) de la famille des lanthanides. Le terme « paramagnétique » est entendu ici selon la signification habituelle, plus particulièrement selon la définition du paramagnétisme de Langevin. Dans un mode de réalisation, A est un ion paramagnétique choisi dans le groupe constitué de Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Ho, Er, Tm et Yb. Dans un mode de réalisation particulier, A est Gd. Dans un mode de réalisation, L et A sont différents. Dans un autre mode de réalisation, A représente plusieurs ions paramagnétique (de préférence 2) choisis dans le groupe constitué de Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Ho, Er, Tm et Yb. Dans un mode de réalisation, A représente les ions Gd et Eu. Dans un mode de réalisation, A est différent de L, par le nombre et/ou la nature des ions.
Un avantage particulier réside selon l'invention dans le choix d'un élément majoritaire dans la matrice qui n'est pas luminescent dans la matrice, la coquille paramagnétique pouvant être neutre en termes de luminescence. Ainsi, par exemple, pour l'un des éléments paramagnétiques utilisé selon l'invention sous la forme Gd3+, GdV04 et GdP04 mais aussi Gd203 et autres sels et oxydes de Gd3+ sont neutres en termes de luminescence sous forme de nanoparticules, voire de coquilles dans des systèmes cœur-coquille. Dans un mode de réalisation, les éléments de la coquille sont neutres en termes de luminescence.
X', lorsqu'il est présent, correspond à un ou plusieurs ion(s) (de préférence 1 ou 2) neutre(s) en termes de propriétés paramagnétiques. Par l'expression « neutre en termes de propriétés paramagnétiques» », on entend que le ou les ion(s) X' n'a (n'ont) pas de spin électronique non apparié dans l'état fondamental. La « neutralité en termes de propriétés paramagnétiques » du ou des ion(s) X' est entendue ici selon la signification habituelle, plus particulièrement selon la définition du paramagnétisme de Langevin. Dans un mode de réalisation, X' est de valence +III. Dans un mode de réalisation, X' est choisi dans le groupe constitué des lanthanides et de Bi. Dans un mode de réalisation, X' est choisi dans le groupe constitué de La, Y et Bi. Dans un mode de réalisation particulier, X' est l'élément Yttrium (Y). Les valeurs de ρ', q', e et, le cas échant, f sont telles que l'électroneutralité de AeX'f(M'pOq') est respectée.
p' est égal à 0 ou 1 , et de préférence égal à 1. Dans un mode de réalisation, q' est compris entre 2 et 5, et est de préférence 4. A titre d'exemple, M' est P ou V, p' est égal à 1 et q' est égal à 4, de sorte que (M'pOq ) est P04 3" ou V04 3". Dans un autre mode de réalisation, M' représente les ions V et P, p' est égal à 1 , et q' est égal à 4, de sorte que (MpOq ) est
La fraction d'élément paramagnétique, définie par le rapport e/(e+f), est de 80 à 100%, en particulier de 90 à 100% ou de 95 à 100%. Dans un mode de réalisation, le rapport e/(e+f) est supérieur ou égal à 80%, à 90% ou à 95%. Dans un mode de réalisation, le rapport e/(e+f) est supérieur ou égal à 80%, à 90% ou à 95%, et inférieur à 100%. Dans un mode de réalisation, M est V ou P, A est Gd et le rapport e/(e+f) est de 80 à 100%. Dans un mode de réalisation, M est V, A est Gd et le rapport e/(e+f) est de 80 à 100%. e et f sont tels que e+f =1 .
Dans un mode de réalisation, le rapport e/(e+f) est de 100%, c'est-à-dire que f est égal à 0, de sorte que AeX'f(M'pOq ) est Ae(M'pOq ), les valeurs de p', q' et e étant telles que l'électroneutralité de Ae(M'pOq ) est respectée. Dans un mode de réalisation, A est Gd et le rapport e/(e+f) est de 100%, de sorte que AeX'f(M'pOq ) est Gd(M'pOq ). Dans un mode de réalisation, M est V, A est Gd et le rapport e/(e+f) est de 100%, de sorte que AeX'f(M'pOq ) est Gd(V04).
La particule de l'invention peut également être définie comme comprenant ou consistant en deux parties :
- une partie de formule XaLb(MpOq), dans laquelle M, L, X, p, q, a et b sont tels que définis ci-dessus et choisis de manière à ce que la partie XaLb(MpOq) possède une activité luminescente ; et
- une partie de formule AeX'f(M'pOq ) dans laquelle M', A, X' lorsqu'il est présent, p', q', e et le cas échéant f sont tels que définis ci-dessus, et choisis de manière à ce que la partie AeX'f(M'pOq ) possède une activité d'agent de contraste, en particulier en IRM et/ou une activité paramagnétique.
Par « pourvu d'activité luminescente » ou « utilisable comme agent luminescent », on entend une particule (ou composition comportant des particules) qui est capable d'émettre de la lumière, suite à une excitation. L'activité luminescente d'une particule peut être évaluée par le calcul du rendement quantique de luminescence (Q), qui correspond au rapport entre le nombre de photons émis et le nombre de photons absorbés (plus Q est élevé, plus la particule est luminescente). Une particule (dans sa forme non-recouverte) sera considérée comme un agent de luminescence efficace lorsque la valeur de Q sera supérieure ou égale à 10%, de préférence sera d'au moins 20% (voir l'exemple 1.7). Par « pourvu d'activité d'agent de contraste » ou « utilisable comme agent de contraste », on entend une particule (ou composition comportant des particules) qui diminue les temps de relaxation ΤΊ et/ou T2 lors de l'utilisation en IRM. L'activité d'agent de contraste d'une particule peut être évaluée par la détermination, d'une part, des relaxivités r-ι et r2, et d'autre part, par la détermination du rapport de relaxivité r2/r-i = κ. Les valeurs r-ι et r2 sont définies par les pentes des droites des vitesses de relaxation 1/ΤΊ, et 1/T2, respectivement, en fonction de la concentration des particules (voir les exemples 1.5 et 1 .6).
De façon préférée, les particules de l'invention sont utilisables comme agent de contraste T-i , c'est-à-dire ont un effet ΤΊ prépondérant. Dans ce mode de réalisation, une particule sera considérée comme un agent de contraste ΤΊ efficace, lorsque les valeurs de r-ι et r2 seront d'au moins environ 4 mM"V1 , et le rapport r2/r-i (κ) sera de l'ordre de 1 , de préférence dans un intervalle de 1 à 2, en particulier de 1 à 1 ,5.
La demande vise également une particule de l'invention utilisable comme agent de contraste, en particulier en IRM, comme agent luminescent et comme capteur de substances oxydantes (agent au moins trimodal). Ainsi, la particule de l'invention comprend ou consiste en deux parties, une partie pourvue de l'activité luminescente et de l'activité de détection de substances oxydantes, et une autre partie pourvue de l'activité comme agent de contraste.
Dans ce mode de réalisation, la particule est définie comme comprenant ou consistant en deux parties :
- une partie de formule XaLb(MpOq) dans laquelle M est V, L est Eu, et X, a, b et p sont tels que définis ci-dessus et choisis de manière à ce que la partie XaEub(VpOq) possède une activité luminescente et de détection de substances oxydantes ; et
- une partie de formule AeX'f(M'pOq ), dans laquelle M', A, X' lorsqu'il est présent, p', q', e et, le cas échéant, f sont tels que définis ci-dessus et choisis de manière à ce que la partie
AeX'f(M'pOq') possède une activité d'agent de contraste, en particulier en IRM.
Ainsi, la particule de l'invention comprend ou consiste en au moins deux parties, une partie étant de formule XaEub(VpOq) et une partie étant de formule AeX'f(M'pOq ), dans laquelle :
- X correspond à un ou plusieurs, de préférence un ou deux, ion(s) neutre(s) en termes de luminescence ;
- les valeurs de p, q, a et b sont telles que l'électroneutralité de XaEub(VpOq) est respectée, la fraction d'élément luminescent, définie par le rapport b/(b+a), étant de 1 à 75%; et
- M' est au moins un élément susceptible de s'associer avec l'oxygène (O) pour former un anion ;
- A correspond à un ou plusieurs, de préférence un ou deux, ion(s) lanthanide(s) paramagnétique(s); - Χ', lorsqu'il est présent, correspond à un ou plusieurs ions neutres en termes de propriétés paramagnétiques ; et
- les valeurs de p', q', e et, le cas échéant, f sont telles que l'électroneutralité de AeX'f(M'pOq ) est respectée, la fraction d'élément paramagnétique, définie par le rapport e/(e+f), étant de 80 à 100%.
Par pourvu d'activité « comme agent capteur de substances oxydantes » ou « d'activité de détection de substances oxydantes », on entend une particule (ou composition comportant des particules) qui est capable de détecter, quantitativement, la concentration de substances oxydantes (telles que le peroxyde d'hydrogène, H202, l'anion hypochlorite), intracellulairement ou in vivo. Dans un mode de réalisation particulier, la détection de la concentration de substances oxydantes est dynamique, c'est-à-dire qu'il est possible de détecter la concentration en fonction du temps. Dans un autre mode de réalisation, les particules de l'invention sont utilisées comme agent capteur du peroxyde d'hydrogène.
Une particule sera considérée comme un capteur efficace de substances oxydantes, en particulier du peroxyde d'hydrogène, lorsque les ions luminescents pourront être oxydés de façon réversible par les substances oxydantes produisant une modulation de leur intensité de luminescence à une bande de longueur d'onde donnée. Dans un mode de réalisation, les ions luminescents sont photoréduits par irradiation avant leur utilisation pour la détection de substances oxydantes (Casanova et al. ; 2009). Dans ce cas, la photoréduction induit une diminution de la luminescence de l'ion luminescent qui est d'au moins 10%, de préférence supérieure ou égale à 20%, supérieure ou égale à 30%, supérieure ou égale à 40% ou supérieure ou égale à 50%. Dans un autre mode de réalisation, les ions luminescents sont déjà dans un état de valence tel, qu'ils sont susceptibles de subir une oxydation. La modulation de l'intensité de luminescence produite par des concentrations d'oxydants à des concentrations physiologiques et pathophysiologiques doit être suffisamment importante, supérieure au bruit, pour pouvoir être détectée (voir exemple 1 .8). Dans ce cas, le rapport entre le signal de récupération de luminescence et le bruit est supérieur à 1 , de préférence supérieur à 2 ou de préférence supérieur à 5. Dans un mode de réalisation particulier, en combinaison ou indépendamment du précédent, le temps caractéristique nécessaire pour obtenir cette récupération est de l'ordre de la minute, de préférence inférieur à 5 min, de préférence inférieur à 1 min ou de préférence inférieur à 30 s.
La particule de l'invention répond à une formule XaLb(MpOq)/AeX'f(M'pOq') ou une formule XaLb(MpOq)/Ae(M'p'Oq'), en particulier une formule XaEUb(VpOq)/AeX'f(M'pOq') ou une formule XaEUb(VpOq)/Ae(M'p'Oq'). En particulier, la particule de l'invention répond à une formule XaEub(V04)/AeX'f(M'pOq ) ou une formule XaEub(V04)/Ae(M'pOq ). Dans un mode de réalisation particulier, la particule de l'invention répond à une formule choisie dans le groupe constitué de YaEUb(V04) Gd(V04), YaEUb(P04)/Gd(V04), YaEUb(V04)/Gd(P04) et YaEUb(P04)/Gd(P04), le rapport b/(b+a), étant de 1 à 75%, en particulier de 10 à 60% ou 20 à 50%, en particulier de l'ordre de 30% ou de l'ordre de 40% (± 5%). Dans un mode de réalisation, la particule de l'invention est de formule Yo.6Euo.4(V04)/Gd(V04).
Dans un mode de réalisation, au moins un (de préférence 1 seul) de M, M', L, X, A et, le cas échéant, X' est sous la forme d'un radio-isotope. Dans un mode de réalisation particulier, L est sous la forme d'un radio-isotope, par exemple 86Y. Dans un mode de réalisation, la surface des nanoparticules est fonctionnalisée avec des chélateurs organiques, par exemple avec le ligand DOTA, afin de permettre la liaison d'un radio-isotope approprié à une émission de positrons, tel que 64Cu ou 86Y. Dans un autre mode de réalisation, la fonctionnalisation de la surface est effectuée avec des molécules organiques contenant par exemple les ions 11C, 13N, 18F, également appropriés à une émission de positrons. Dans le cadre de la présente demande, par le terme « partie », on entend une structure de formule telle qu'indiquée précédemment, quel que soit son arrangement spatial avec l'autre partie, exclu le mélange homogène des deux parties. C'est en ceci que les particules sont définies comme composites.
Ainsi, dans un mode de réalisation, les au moins deux parties de formule XaLb(MpOq) et AeX'f(M'pOq') ou de formule XaLb(MpOq) et Ae(M'pOq ), constituant respectivement la partie luminescente et la partie paramagnétique de la particule de l'invention, sont juxtaposées, c'est- à-dire qu'elles sont au contact l'une de l'autre, sans que les deux parties ne se mélangent ou de manière à ce que seule une infime proportion de l'ensemble se présente en mélange (inférieure à 10% pour chacune des parties). Ainsi, l'une des phases peut être au moins partiellement dispersée dans l'autre.
Dans un autre mode de réalisation, les au moins deux parties de formule XaLb(MpOq) et AeX'f(M'pOq') ou de formule XaLb(MpOq) et Ae(M'pOq ) constituant au moins une zone de la particule de l'invention sont arrangées selon une structure en gradient, de sorte qu'au moins une zone de la particule est constituée de 100% d'une partie, qu'une autre zone est constituée de 100% de l'autre partie, et que l'on retrouve entre ces deux zones un mélange des deux parties dans lequel la proportion d'une des parties décroît lorsque la proportion de l'autre partie croît, selon un gradient.
Dans un autre mode de réalisation, les au moins deux parties de formule XaLb(MpOq) et AeX'f(M'pOq ) ou de formule XaLb(MpOq) et Ae(M'pOq ) constituant la particule de l'invention sont arrangées selon une structure dite cœur/coquille (core/shell), généralement sphérique ou sphéroïdale, dans laquelle une des parties se retrouve au centre de la particule et en forme le cœur, complètement entouré par l'autre partie appelée coquille (Figure 4A). Dans un mode de réalisation de cette structure cœur/coquille, la partie formant le cœur est sans mélange avec la coquille. Dans un autre mode de réalisation de cette structure cœur/coquille, à la limite du cœur et de la coquille se trouve une zone intermédiaire où est mélangée à l'autre une infime proportion de chacune des deux parties (inférieure à 10% pour chacune des parties).
Dans un mode de réalisation particulier, que les deux parties soient mélangées ou non, la partie de formule XaLb(MpOq) [en particulier la partie de formule XaEub(VpOq)] constitue le cœur de la particule, et la partie de formule AeX'f(M'pOq ) ou de formule Ae(M'pOq ) constitue la coquille de la particule. Ainsi, pour une particule de formule Yo.6Euo.4(V04)/Gd(V04), la partie Yo.6Euo.4(V04) constitue le cœur luminescent de la particule, et la partie Gd(V04) constitue la coquille paramagnétique de la particule (Figure 4B). Les nanoparticules comportant une partie YaEub(P,V)04 et une partie Gd(P,V)04 et dans lesquelles b/b+a est supérieur à 10 et va jusqu'à 75% ou va de 20 à 75% ou encore de 25 à 75% ou encore de 25 à 45% sont particulièrement préférées, et plus particulièrement ces nanoparticules YaEub(V,P)04/Gd(V,P)04 où la partie de formule YaEub(P,V)04 constitue le cœur de la particule, et la partie de formule Gd(V04) en constitue la coquille.
D'autres modes de réalisation préférés sont aussi les nanoparticules Lai-xEuxPO GdPCU, les nanoparticules Lai-xEUxPyV1-y04 GdP04 et les nanoparticules Yi-xEUxPyV1-y04 GdV04 avec x allant de 10% à 75% et y allant de 0,1 à 99%.
Dans un mode particulier de réalisation avantageux, le cœur est neutre en termes de paramagnétisme et/ou la coquille neutre en termes de luminescence.
Dans un mode de réalisation particulier des particules de l'invention, la fraction volumétrique de la coquille (%vol), c'est-à-dire le volume de la coquille par rapport au volume total de la nanoparticule, est comprise entre 5% et 95%, de préférence entre 25% et 75%, de préférence entre 50% et 60 %. Dans un mode de réalisation particulier, la fraction volumétrique de la coquille ne dépasse pas 60%. Dans un mode de réalisation particulier, la fraction volumétrique de la coquille est de l'ordre de 58 ± 5% du volume total de la nanoparticule.
Dans un mode de réalisation particulier, la fraction volumétrique du cœur [par rapport à l'ensemble de la particule] peut varier de 5% à 95%, de préférence de 25% à 75%, de préférence de 40% à 50 %. Dans un mode de réalisation particulier, la fraction volumique du cœur ne dépasse pas 50%.
La demande vise aussi une composition comprenant des particules de formule XaLb(MpOq)/AeX'f(M'pOq') ou de formule XaLb(MpOq)/Ae(M'pOq'). Dans un mode de réalisation particulier, les particules ont la même composition, c'est-à-dire que la nature de X, L, M, X' lorsqu'il est présent, A et M' et la valeur de p, q, p', q', e et f sont identiques pour toutes les particules de la composition, la valeur de a et b pouvant varier. Dans un autre mode de réalisation, les particules ont la même composition et la même nature, c'est-à-dire que la nature de X, L, M, X' lorsqu'il est présent, A et M' et la valeur de p, q, p', q', a, b, e et f sont identiques pour toutes les particules de la composition.
Dans un autre mode de réalisation, la composition comprend des particules de l'invention différentes, pouvant varier dans la nature de X, L, M, X' lorsqu'il est présent, A et/ou M', et/ou dans la valeur de a, b, p, q, p', q', e et/ou f. Dans un mode de réalisation, les particules de l'invention diffèrent par la seule nature de X et X' lorsqu'il est présent, et éventuellement les valeurs de a et b. Dans un autre mode de réalisation particulier, les particules de l'invention contenues dans la composition diffèrent par la seule nature de L, et éventuellement les valeurs de a et b. Dans un autre mode de réalisation, les particules de l'invention diffèrent par la seule nature de X, et éventuellement les valeurs de a et b.
Les parties de la particule de l'invention peuvent contenir une ou plusieurs zones(s) cristalline(s) du ou des oxyde(s) métallique(s). Dans un mode de réalisation particulier, la structure de l'une et/ou de l'autre des parties de la particule n'est pas monocristalline. Si plusieurs domaines cristallins sont présents au sein de la particule, ces domaines sont de préférence des cristaux de même direction. Toutefois, au sein d'une composition de particules selon l'invention, il n'est pas exclu que certaines particules présentent des domaines de structure amorphe. Ainsi, dans une composition de particules selon l'invention, plus de 50%, plus de 70%, plus de 80% ou plus de 90%, plus de 95%, plus de 98%, plus de 99% ou 100% des particules ont une structure cristalline. De plus, il n'est pas exclu qu'il existe des domaines de structure amorphe au sein des particules selon l'invention. Dans un mode de réalisation particulier, plus de 50%, plus de 70%, plus de 80%, plus de 90%, plus de 95%, plus de 98%, plus de 99% ou 100% du volume de la particule a une structure cristalline.
Les particules de l'invention peuvent être poreuses ou non-poreuses, c'est-à-dire que les particules ont la capacité ou non, respectivement, de laisser pénétrer notamment de l'eau dans la particule. Dans un mode de réalisation particulier, les particules selon l'invention sont poreuses. Par ailleurs, dans le cadre d'une composition de particules selon l'invention, plus de 50%, plus de 70%, plus de 80%, plus de 90%, plus de 95%, plus de 98%, plus de 99% ou 100% des particules sont poreuses. De plus, au sein des particules de l'invention, une fraction du volume de chaque particule peut être poreuse. Ainsi, dans les particules selon l'invention, plus de 20%, plus de 50%, plus de 70%, plus de 80%, plus de 90%, plus de 95%, plus de 98%, plus de 99% ou 100% du volume de la particule est poreux. Dans un mode de réalisation particulier, l'invention vise également une particule de l'invention constituée des deux parties XaLb(MpOq) et AeX'f(M'pOq ) ou constituée des deux parties XaLb(MpOq) et Ae(M'pOq ) telles que définies ici (constituant la particule dans sa forme non-recouverte), pourvue en outre d'une troisième partie, pour donner une particule enrobée. La troisième partie entoure la particule non-recouverte. Dans un mode de réalisation particulier, la particule enrobée consiste en un cœur entouré par une coquille, elle-même entourée par cette troisième partie (Figure 5A).
Cette troisième partie comprend au moins une, de préférence une, deux ou trois, couche(s) choisie(s) parmi une couche de préparation, une couche portant des groupements fonctionnels et une couche constituée de molécules biologiquement actives, couches telles que définies ci-après.
Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, cette troisième partie consiste en une couche de préparation, de sorte que la particule non-recouverte de l'invention est revêtue uniquement d'une couche de préparation.
Dans un autre mode de réalisation, cette troisième partie consiste en une couche de préparation et une couche portant des groupements fonctionnels, de sorte que la particule non- recouverte de l'invention est revêtue d'une couche de préparation et d'une couche portant des groupements fonctionnels (particules fonctionnalisées). Dans un mode particulier, la couche de préparation est intérieure par rapport à la couche portant des groupements fonctionnels, c'est- à-dire que la couche de préparation est appliquée sur la particule non-recouverte, et que la couche portant des groupements fonctionnels est appliquée sur la couche de préparation.
Dans un autre mode de réalisation, cette troisième partie consiste en une couche de préparation et une couche constituée de molécules biologiquement actives, de sorte que la particule non-recouverte de l'invention est uniquement revêtue d'une couche de préparation et d'une couche constituée de molécules biologiquement actives. Dans un mode particulier, la couche de préparation est intérieure par rapport à la couche constituée de molécules biologiquement actives, c'est-à-dire que la couche de préparation est appliquée sur la particule non-recouverte, et que la couche constituée de molécules biologiquement actives est appliquée sur la couche de préparation.
Dans un autre mode de réalisation, cette troisième partie consiste en une couche de préparation, une couche portant des groupements fonctionnels et une couche constituée de molécules biologiquement actives, de sorte que la particule non-recouverte de l'invention est revêtue d'une couche de préparation, d'une couche portant des groupements fonctionnels et d'une couche constituée de molécules biologiquement actives. Dans un mode particulier, la couche de préparation est intérieure par rapport à la couche portant des groupements fonctionnels, et la couche portant des groupements fonctionnels est elle-même intérieure par rapport à la couche constituée de molécules biologiquement actives, c'est-à-dire que la couche de préparation est appliquée sur la particule non-recouverte, que la couche portant des groupements fonctionnels est appliquée sur la couche de préparation, et que la couche constituée de molécules biologiquement actives est appliquée sur la couche portant des groupements fonctionnels.
Dans un mode de réalisation particulier, cette troisième partie n'a ni activité d'agent de contraste, ni activité luminescente, et le cas échéant, ni activité de détection de substances oxydantes qui lui sont propres. Dans un mode de réalisation particulier, cette troisième partie n'a ni activité d'agent de contraste, et le cas échéant, ni activité de détection de substances oxydantes, mais possède une activité luminescente qui est distincte de celles des ions luminescents (L) contenus dans la particule de l'invention. Dans un mode de réalisation particulier, cette activité de luminescence distincte est exercée par des molécules (en particulier des fluorophores) contenus dans l'une des trois couches de l'enrobage, de préférence dans la couche de préparation ou dans la couche portant des groupements fonctionnels. Cette activité de luminescence distincte se différencie de l'activité de luminescence des ions luminescents (L) contenus dans les particules, par sa couleur, ses propriétés photophysiques et/ou sa sensibilité aux facteurs environnementaux, tels que le pH ou la concentration des ions comme le Ca2+.
Par « molécule biologiquement active », on entend toute molécule d'origine naturelle ou synthétique, tels que des composés chimiques, des protéines, des polypeptides ou des polynucléotides, qui est ou sont choisie(s) en fonction de l'activité désirée.
Dans un mode de réalisation particulier, la ou aux les molécule(s) biologiquement active(s) sont des molécules de ciblage, c'est-à-dire des molécules qui vont permettre le ciblage spécifique de la particule selon l'invention vers un organe, un fluide corporel (par exemple le sang), un type cellulaire (par exemple, plaquettes, lymphocytes, monocytes, cellules tumorales, ...) ou un compartiment cellulaire. Ainsi, ce ciblage spécifique peut être accompli à l'aide d'anticorps, monoclonal ou polyclonal, ou de ligands protéiques ou polypeptidiques de récepteurs cellulaires. A titre d'exemples, non limitatifs, on peut citer les couples récepteurs/ligands suivants : TGF/TGFR, EGF/EGFR, TNFa/TNFR, interféron/récepteur à l'interféron, interleukine/récepteur à l'interleukine, GMCSF/récepteur au GMCSF, MSCF/récepteur au MSCF, et GCSF/récepteur au GCSF. On peut également citer, comme ligands, des fragments de toxine ou des toxines détoxifiées et leurs récepteurs cellulaires. Concernant les anticorps, ceux-ci seront choisis en fonction de l'antigène ou des antigènes contre lequel/lesquels l'anticorps est dirigé. Dans un mode de réalisation particulier, on peut utiliser des anticorps reconnaissant des antigènes localisés sur les monocytes, les lymphocytes, les plaquettes, par exemple des anticorps commercialisés par Santa Cruz Biotechnology (http://www.scbt.com/) Dans un autre mode de réalisation, la ou les molécule(s) biologiquement active(s) sont des molécules fluorescentes, et par exemple se présentent sous forme de protéines de fusion avec des protéines fluorescentes.
Dans un autre mode de réalisation, la ou les molécule(s) biologiquement active(s) sont des agents de furtivité, tels que le polyéthylèneglycol (PEG) ou le dextran, afin de rendre les particules furtives dans l'organisme et ainsi augmenter leur temps de circulation dans le sang.
Dans un autre mode de réalisation, la ou aux les molécule(s) biologiquement active(s) sont des molécules à activité thérapeutique, en particulier des molécules anticancéreuses (chimio-thérapeutiques). Des exemples de molécules chimio-thérapeutiques sont : Cisplatin, Methotrexat, Bleomycin, Cyclophosphamid, Mitomycin, 5-Fluoruracil, Doxorubicin/Adriamycin, Docetaxel. L'utilisation de la particule de l'invention comme véhicule de transport de molécules thérapeutiques (médicament) présente plusieurs avantages : les particules encapsulant des médicaments ont généralement un temps de circulation dans le corps plus long que les médicaments moléculaires, et les particules peuvent éliminer l'effet de résistance multiple aux médicaments de cellules tumorales là où les médicaments moléculaires sont facilement éliminés de la cellule par pompage par les pompes membranaires (Kim et al., 2009).
Dans un autre mode de réalisation, la particule selon l'invention porte à sa surface au moins deux, de préférence deux ou trois types de molécules biologiquement actives choisies parmi celles décrites précédemment. Dans un mode de réalisation particulier, la particule porte des molécules de ciblage et des molécules de furtivité telles que définies ci-dessus. Dans un autre mode de réalisation, la particule porte des molécules de ciblage et des molécules thérapeutiques telles que définies ci-dessus, et optionnellement des molécules de furtivité telles que définies ci-dessus. Ainsi, les particules de l'invention selon ce dernier mode de réalisation permettent d'éviter les effets secondaires indésirables liés au transport des molécules thérapeutiques dans un tissu non pathogène.
Quel que soit le mode de réalisation, les molécules biologiquement actives peuvent être attachées, à la surface de la particule ou le cas échéant à la couche de préparation, directement ou par l'intermédiaire d'une couche portant des groupements fonctionnels, par liaison covalente ou non-covalente. L'attachement de ces molécules biologiquement actives est réalisé par les techniques conventionnelles d'oxydation, halogénation, alkylation, acylation, addition, substitution ou amidation de la surface de la particule, de la couche de préparation et/ou de la couche portant des groupements fonctionnels, avec les molécules biologiquement actives. La couche de préparation est appliquée directement sur la particule, soit par liaison covalente ou par adsorption. Cette couche de préparation peut être hydrophile ou hydrophobe. Dans un mode de réalisation particulier, cette couche de préparation est amorphe. Dans un mode de réalisation, la couche de préparation est constituée de molécules, liées de façon non-covalente à la particule, dont la charge est opposée à celle de la particule non-recouverte selon l'invention. Des exemples de telles molécules de liaison sont les détergents anioniques, cationiques, ou zwiterrioniques, des peptides, des protéines acides ou basiques, des polyamines, des polyamides ainsi que des acides polysulfoniques ou polycarboxiliques. Ces molécules de liaison peuvent être adsorbées à la surface de la particule par coincubation.
Dans un mode de réalisation particulier, la couche de préparation est constituée de silice (Si02) (particules silicatées). A titre d'exemple, la couche de silice peut être formée par la condensation d'un précurseur approprié contenant l'atome de silicium autour de la particule selon l'invention. Dans ce cas, la couche de silice est liée à la particule selon l'invention par des forces électrostatiques. Dans un mode de réalisation particulier, la couche de silice est formée à partir de sodium metasilicate (Na2Si03) selon la réaction suivante (où « RE » représente A et/ou X' dans le cadre d'une particule selon l'invention) :
Figure imgf000021_0001
La couche portant les groupements fonctionnels, lorsqu'elle est présente, assure le lien entre la couche de préparation, d'une part, et la couche portant les molécules biologiquement actives, d'autre part. Elle est constituée de groupements organiques, par exemple d'organosilanes portant des fonctions aminés, thiols, ou carboxyliques. Une particule portant une couche de préparation et une couche avec des groupements fonctionnels, telles que décrites ici, est dite une particule fonctionnalisée. Dans un mode de réalisation, la couche portant les groupements fonctionnels est formée à partir de (3-Aminopropyl) triethoxysilane (APTES) qui est porteur de groupements aminés. Par exemple, les groupements aminés sont ajoutés à la particule selon l'invention, en première étape, par l'hydrolyse des groupements ethoxy de l'APTES pour générer des groupements hydroxyl qui peuvent, en deuxième étape, condenser avec les groupements hydroxyl de la couche de préparation afin de former une liaison covalente, selon le schéma de réaction ci-dessous (où « RE » représente A et/ou X' dans le cadre d'une particule selon l'invention) :
Figure imgf000022_0001
La particule ainsi fonctionnalisée peut être liée à des molécules biologiquement actives (pour former la couche constituée de molécules biologiquement actives), par tout moyen connu de l'homme du métier, par exemple par une liaison chimique faible, comme par exemple par force électrostatique, force de Van der Waals, liaison hydrogène, liaisons hydrophobes, ou encore par une liaison chimique forte, comme par exemple par liaison ionique, covalente ou métallique, ou encore au moyen d'un agent de couplage, comme par exemple des agents de couplage portant des fonctions doubles permettant de se fixer d'une part sur des fonctions (par exemple fonctions aminés ou fonctions acides carboxyliques) présentes à la surface de la particule et, d'autre part, sur des fonctions de la molécule de ciblage (par exemple fonctions aminés ou fonctions sulfhydryles). La particule fonctionnalisée et la ou les molécule(s) biologiquement active(s) peuvent également être liées en utilisant par exemple des interactions biologiques à forte affinité, comme l'interaction biotine-streptavidine (ou l'interaction ligand- récepteur ou l'interaction anticorps-antigène), et un couplage à plusieurs étapes, c'est-à-dire d'abord couplage de la streptavidine (ou de la biotine) à la particule fonctionnalisée et couplage de la biotine (ou de la streptavidine) à la ou aux les molécule(s) biologiquement active(s) et ensuite mise en interaction des deux produits de couplage. On peut également citer les techniques de couplage entre par exemple un groupement carboxy et un carbodiimide, entre une aminé et un /V-hydroxysuccinimide ou un imidoester et entre un thiol et un maléimide.
Lorsque la particule fonctionnalisée porte des groupements aminés (comme par exemple après traitement au (3-Aminopropyl) triethoxysilane), on pourra utiliser pour coupler la ou les molécule(s) biologiquement active(s), des agents de liaison, tels que (1 ) le Bis(sulfosuccinimidyl)suberate (BS3), agent de liaison homobifonctionnel, qui par ses groupements /V-ester hydroxysulfosuccinimide (NHS), effectue des liaisons avec des groupements aminés portés par des molécules différentes, (2) le 1 -éthyl-3-(3- diméthylaminopropyl) carbodiimide (EDC), agent de liaison carbodiimide, qui active les groupements carboxyl pour une réaction spontanée avec les aminés primaires, et (3) le Sulfosuccinimidyl-4-(/V-maléimidométhyl)cyclohexane-1 -carboxylate (Sulfo-SMCC), qui par son groupement ester Sulfo-NHS lie les molécules contenant une aminé primaire, et par son groupement maléimide réagit avec des résidus cystéines. A titre d'exemple, la particule fonctionnalisée de l'invention peut être couplée à une protéine ou un polypeptide présentant des fonctions aminés à sa surface par le Bis(sulfosuccinimidyl)suberate (BS3). La méthode de couplage, décrite en détail par Casanova et al. (2007), comprend :
i) Optionnellement, la sélection des particules de l'invention, en taille par centrifugation ; ii) Le transfert des particules du solvant aqueux au solvant diméthylsulfoxyde (DMSO) ; iii) Une première réaction d'acylation entre les particules et le cross-linker BS3 ;
iv) Le transfert des particules du DMSO au solvant aqueux et une seconde réaction entre le complexe particules/BS3 et la protéine ou le polypeptide à coupler ; et
v) La séparation par centrifugation entre les protéines ou polypeptides libres et les particules couplées aux protéines ou polypeptides.
Le rapport des concentrations des particules de l'invention et des protéines ou polypeptides est choisi en fonction du nombre de protéines ou polypeptides que l'on souhaite coupler par particule. Lorsque l'on souhaite fixer une seule molécule sur la particule et lorsque la réaction de l'étape iv) a une efficacité proche de 100%, un rapport des concentrations des particules et des protéines d'intérêt, proche de 1 :1 est retenu, pour la réalisation de l'étape iv). La concentration des particules couplées au BS3 et des protéines ou polypeptides avant la mise en œuvre de l'étape iv) peut être déterminée par leur absorption. Après la réalisation de cette étape iv), comme l'absorption des protéines ou polypeptides et des particules se superpose, la concentration des protéines ou polypeptides peut être déterminée par des tests standards tel que le test de Bradford.
Dans un seconde exemple, la particule fonctionnalisée de l'invention peut être couplée à du PEG aminé, en particulier pour rendre les particules furtives. Les étapes i) à v) décrites ci- dessus sont reprises à l'identique, le PEG remplaçant la protéine ou le polypeptide à coupler à partir de l'étape iv). A l'étape iv), on considérera un rapport concentrations PEG/particules de 10:1 , 20: 1 ou 40:1 , afin d'assurer un recouvrement complet de la surface de la particule par du PEG. Il est également possible de coupler aux particules à la fois du PEG et une protéine ou un polypeptide, en choisissant un rapport de concentrations particules/protéines/PEG adapté. Ainsi, dans l'étape iv) décrite ci-dessus, la seconde réaction aura lieu, par exemple, entre une concentration C de particules, une concentration 2C de protéines et 10C de PEG.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, la particule, dans sa forme non- recouverte, enrobée ou fonctionnalisée, peut avoir une forme de sphéroïde (incluant une particule sphérique), ou toute autre forme irrégulière.
La taille des particules de l'invention (définie comme le diamètre pour des particules sphériques et comme la plus grande dimension quand la particule a une forme de sphéroïde), se situe entre 1 et 500 nm. En particulier, dans sa forme non-recouverte, la taille de la particule est inférieure à 200nm, en particulier inférieure à 100, inférieure à 50, inférieure à 25 ou inférieure à 10 nm. Dans un mode de réalisation où la particule est enrobée ou fonctionnalisée, la taille sera supérieure à celle d'une particule non-recouverte, et inférieure à 200 nm, en particulier inférieure à 100 nm, inférieure à 50 nm ou inférieure à 25 nm. Les particules peuvent être définies comme des nanoparticules (NP).
Dans le cadre d'une composition selon l'invention, la taille des particules peut être uniforme (ou monodispersée), c'est-à-dire que plus de 75%, en particulier plus de 80% ou plus de 90% des particules ont une taille qui diffère de la taille moyenne de l'ensemble des particules de ladite composition d'au plus 50 nm, d'au plus 40 nm, d'au plus 30 nm, d'au plus 20 nm ou d'au plus 10 nm. Dans un autre mode de réalisation de composition uniforme en taille, la distribution de taille de plus de 75%, en particulier plus de 80% ou plus de 90% des particules se situe dans un intervalle de taille qui est de ± 40%, ± 30%, ± 20% ou ± 10% de la taille moyenne des particules. Des particules en composition, dont la taille ne remplit pas une des deux définitions ci-dessous, sont dites polydispersées.
La présente demande vise également un procédé de préparation des particules selon l'invention, qui comprend ou consiste :
(1 ) synthétiser des parties de formule XaLb(MpOq), par réaction de coprécipitation entre une solution aqueuse contenant les éléments X et L avec une solution aqueuse contenant un sel oxo-hydroxo de l'élément M ;
(2) enrober les parties de formule XaLb(MpOq) synthétisées en (1 ) par une partie de formule AeX'f(M'pOq') ou par une partie de formule Ae(M'pOq ), par réaction de coprécipitation, en présence des parties de formule XaLb(MpOq) synthétisées en (1 ), entre une solution aqueuse contenant les éléments X' et A ou contenant l'élément A (lorsque X' est absent) avec une solution aqueuse contenant un sel oxo-hydroxo de l'élément M' ; et
(3) récupérer les particules de formule XaLb(MpOq)/ AeX'f(M'pOq ) ou de formule XaLb(MpOq)/
Figure imgf000024_0001
Dans un mode de réalisation particulier, la solution aqueuse contenant les éléments X et L, est sous forme de chlorures, de nitrates ou d'acétates. Dans un mode de réalisation particulier, la solution aqueuse contenant les éléments X et L peut également contenir des complexants de ces éléments tel que le citrate afin de limiter la taille des particules. Dans un mode de réalisation particulier, en combinaison ou indépendamment des précédents, la solution aqueuse contenant un sel oxo-hydroxo de l'élément M est sous forme d'un sel de sodium, de potassium ou d'ammonium. Le pH de la solution aqueuse contenant un sel oxo-hydroxo de l'élément M est ajusté de sorte que la réaction de précipitation conduise à la synthèse de la partie de formule XaLb(MpOq) [ou aux particules de formule XaLb(MpOq)]. Les états d'oxydation des éléments X, L et M sont ceux de ces éléments dans la particule finale. Dans un mode de réalisation particulier, la solution aqueuse contenant les éléments X' et A (ou contenant l'élément A), est sous forme de chlorures, de nitrates ou d'acétates. Dans un mode de réalisation particulier, la solution aqueuse contenant les éléments A et X' (ou contenant l'élément A) peut également contenir des complexants de ces éléments tel que le citrate afin de limiter la taille des particules. Dans un mode de réalisation particulier, en combinaison ou indépendamment des précédents, la solution aqueuse contenant un sel oxo- hydroxo de l'élément M' est sous forme d'un sel de sodium, de potassium ou d'ammonium. Le pH de la solution aqueuse contenant un sel oxo-hydroxo de l'élément M' est ajusté de sorte que la réaction de précipitation conduise à l'enrobage de la partie de formule XaLb(MpOq) par une partie de formule AeX'f(M'pOq ) ou par une partie de formule Ae(M'pOq ). Les états d'oxydation des éléments A, X' et M' seront ceux de ces éléments dans la particule finale.
L'étape (2) est réalisée en présence des parties de formule XaLb(MpOq) synthétisées en (1 ), c'est-à-dire que l'étape (2) est mise en œuvre en particulier dans la dispersion de parties de formule XaLb(MpOq) telle qu'obtenue à l'issue de l'étape (1 ), ou après que la dispersion de parties de formule XaLb(MpOq) telle qu'obtenue à l'issue de l'étape (1 ) a été purifiée pour éliminer les sels de contre-ions.
Dans un mode de réalisation, la solution aqueuse contenant les éléments X' et A (ou contenant l'élément A) et la solution aqueuse contenant l'élément M' sont ajoutées successivement dans la dispersion de parties de formule XaLb(MpOq) telle qu'obtenue à l'issue de l'étape (1 ), la deuxième solution étant ajoutée au moyen d'un goutte à goutte lent. Dans un autre mode de réalisation, la solution aqueuse contenant les éléments X' et A (ou contenant l'élément A) et la solution aqueuse contenant l'élément M' sont ajoutées simultanément dans la dispersion de parties de formule XaLb(MpOq) telle qu'obtenue à l'issue de l'étape (1 ), chacune des deux solutions étant ajoutées lentement en goutte à goutte. Le mode d'ajout des deux solutions dans la dispersion de parties de formule XaLb(MpOq) telle qu'obtenue à l'issue de l'étape (1 ) et leur concentration sont contrôlées de manière à ce que l'enrobage des parties de formule XaLb(MpOq) se fasse préférentiellement à la précipitation séparée de parties de formule AeX'f(M'pOq ) ou de parties de formule Ae(M'pOq ). L'homme du métier pourra modifier les modes d'ajout décrits ci-dessus ou faire varier la dilution des solutions ajoutées.
Dans un mode de réalisation particulier, la réaction de coprécipitation pour la synthèse des parties de formule XaLb(MpOq) et la réaction de coprécipitation pour l'enrobage des parties de formule XaLb(MpOq) par la partie de formule AeX'f(M'pOq ) ou de formule Ae(M'pOq ) se succèdent directement et sans interruption.
Dans un mode de réalisation particulier, lorsque M et M' sont identiques, la dispersion de parties de formule XaLb(MpOq) obtenue directement à l'issue de leur synthèse peut contenir une quantité d'ions M (ou M') suffisante pour l'enrobage des parties de formule XaLb(MpOq) par la partie de formule AeX'f(M'pOq ) ou la partie de formule AeX'f(M'pOq ), de sorte que seule une solution aqueuse contenant les éléments X' et A (ou contenant l'élément A) est ajoutée dans l'étape (2).
Dans un mode de réalisation particulier, l'étape (3) comprend ou consiste en une purification des particules, afin d'éliminer les sels de contre-ions.
Dans un mode de réalisation particulier, le procédé comprend une ultime étape consistant à trier les particules selon leur taille, par centrifugation.
La demande vise également des particules ayant la définition ci-dessus, en particulier des particules de formule XaLb(MpOq)/AeX'f(M'pOq') ou de formule XaLb(MpOq)/Ae(M'pOq'), obtenues par le procédé décrit ci-dessus.
La demande concerne aussi une composition pharmaceutique comprenant des particules telles que définies dans la présente demande ou une composition telle que définie dans la présente demande, et un véhicule pharmaceutiquement et/ou physiologiquement acceptable. Par « composition pharmaceutique », on entend une composition destinée à un usage diagnostique et/ou à un usage thérapeutique, non seulement chez l'homme mais également chez l'animal, en particulier chez les mammifères et/ou animaux de compagnie (usage vétérinaire). Par « véhicule pharmaceutiquement et/ou physiologiquement acceptable », on entend, un agent approprié pour l'utilisation de la composition pharmaceutique en contact avec un être vivant (par exemple un mammifère non-humain, et préférentiellement un être humain), et est donc préférentiellement non toxique, comme les excipients. De tels véhicules physiologiquement et/ou pharmaceutiquement acceptables sont par exemple de l'eau, une solution saline notamment une solution physiologique, des solvants miscibles dans l'eau, des sucres, des lieurs, des pigments, des huiles végétales ou minérales, des polymères solubles dans l'eau, des agents tensio-actifs, des agents épaississants ou gélifiants, des agents conservateurs, des agents alcalinisants ou acidifiants. Des excipients pouvant être contenus dans la composition pharmaceutique selon l'invention incluent les sucres, tels que lactose, sucrose, mannitol, ou sorbitol, des préparations à base de cellulose, par exemple l'amidon de maïs, de blé, de riz ou de pomme de terre, la gélatine, la gomme, la gomme adragante, le méthyl cellulose, l'hydroxypropylméthyl-cellulose, le sodium carbométhylcellulose et les polymères physiologiquement acceptables tels que le polyvinylpyrrolidone (PVP). Dans un mode de réalisation particulier, les excipients ou véhicules sont destinés à la préparation d'une composition pharmaceutique de l'invention comme solution injectable, en particulier comme solution injectable par voie intraveineuse.
Dans un mode de réalisation particulier, la composition pharmaceutique comprend, en tant que produit actif, entre 0,1 et 1 g/ml de particules selon l'invention, en particulier entre 0,1 et 0,6 g/ml ou entre 0,2 et 0,5 g/ml. Dans un mode de réalisation particulier, de préférence en combinaison avec le mode de réalisation du paragraphe précédent, la composition pharmaceutique selon l'invention est formulée sous la forme d'une solution injectable, en particulier sous la forme d'une solution injectable par voie intraveineuse (IV), et en particulier se présente sous la forme de flacons ou seringues pré-remplies.
La demande vise également l'utilisation de particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention en imagerie, en particulier en imagerie médicale, en particulier en imagerie diagnostique. Les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention peuvent être utilisées in vitro, en particulier sur une culture cellulaire ou sur un organe préalablement prélevé ex vivo, ou préférentiellement in vivo. L'utilisation in vivo comprend l'utilisation chez l'animal, en particulier chez les mammifères, en particulier chez les animaux de compagnie (usage vétérinaire), ou chez l'homme (patient).
Ainsi, la demande vise l'utilisation de particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention en imagerie, en particulier sur des animaux de laboratoire (souris, rat, primate, ...), en particulier à des fins de recherche ou d'investigation, ou à des fins de développement de molécules à visée diagnostique et/ou thérapeutique.
La demande vise également l'utilisation de particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention comme agents de diagnostic, chez un patient ou un animal, de préférence un mammifère (usage diagnostique). Dans un mode de réalisation particulier, les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention sont utilisées à des fins uniquement diagnostiques, excluant leur utilisation à des fins thérapeutiques.
Dans un mode de réalisation, la demande vise l'utilisation, en particulier in vivo, de particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention dans la mise en œuvre d'au moins une technique d'imagerie (en particulier une, ou la combinaison de deux ou trois techniques) choisie dans le groupe consistant en l'IRM, l'imagerie optique, la détection optique d'oxydant, la tomographie par émission de positrons (TEP), la tomodensitométrie (TDM) et l'imagerie par ultrasons (par exemple l'échographie). L'expression « combinaison » ou « en combinaison » signifie que les technique(s) d'imagerie sont mises en œuvre, chez le même sujet (patient ou animal), pendant la même séance d'investigation, en particulier d'investigation diagnostique, c'est-à-dire que l'acquisition des signaux (en particulier des images) des technique(s) d'imagerie est réalisée suite à une seule injection des particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention, ou au plus suite à deux injections des mêmes particules, mêmes compositions ou mêmes compositions pharmaceutiques selon l'invention [si l'acquisition des signaux doit être plus longue que le temps de résidence des particules dans le sujet (patient ou animal, de préférence mammifère, sujet de l'investigation]. Ainsi, l'acquisition des signaux par les différentes techniques d'imagerie respectivement mises en œuvre peut être légèrement décalée dans le temps, pour autant que les techniques d'imagerie sont mises en œuvre pendant la même séance d'investigation, en particulier d'investigation diagnostique. La combinaison de différentes techniques d'imagerie mettant en œuvre particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention permet la colocalisation des signaux ou images acquis respectivement par ces techniques multiples.
Dans un mode de réalisation, la demande vise l'utilisation de particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention en IRM (ou pour le diagnostic par IRM, ou pour le diagnostic mettant en œuvre la technique IRM).
La demande vise également l'utilisation de particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention comme agents multimodaux (en particulier bimodaux ou trimodaux) dans le diagnostic mettant en œuvre au moins deux techniques d'imagerie choisies dans le groupe consistant en l'IRM, l'imagerie optique, la détection optique d'oxydant, la tomographie par émission de positrons, la tomodensitométrie et l'imagerie par ultrasons. Dans un autre mode de réalisation, la demande vise l'utilisation de particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention comme agents multimodaux (en particulier bimodaux ou trimodaux) en imagerie, en particulier en IRM en combinaison avec au moins une, en particulier une, technique d'imagerie choisie dans le groupe consistant en l'imagerie optique, la détection optique d'oxydant, la tomographie par émission de positrons, la tomodensitométrie et l'imagerie par ultrasons.
L'expression « en IRM en combinaison avec au moins une, en particulier une, technique d'imagerie choisie dans le groupe consistant en l'imagerie optique, la détection optique d'oxydant, la tomographie par émission de positrons, la tomodensitométrie et l'imagerie par ultrasons » englobe l'utilisation de particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention, en IRM en combinaison avec l'imagerie optique, en IRM en combinaison avec la détection optique d'oxydant, en IRM en combinaison avec la tomographie par émission de positrons, en IRM en combinaison avec la tomodensitométrie ou en IRM en combinaison avec l'imagerie par ultrasons (imagerie bimodale).
Dans un mode de réalisation, les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention sont utilisées en IRM en combinaison avec l'imagerie optique. Avantageusement, l'utilisation d'une particule selon l'invention (possédant des propriétés d'agents de contraste en IRM et des propriétés luminescentes) peut réduire les temps de balayage par amélioration du contraste et permettre simultanément une imagerie optique rapide, en combinant les avantages complémentaires des techniques optiques en termes de vitesse d'acquisition et de sensibilité à basses concentrations avec la pénétration profonde des tissus de l'IRM. Dans un mode de réalisation, les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention sont utilisées en IRM en combinaison avec la détection optique d'oxydants. Avantageusement, l'utilisation d'une particule selon l'invention (possédant des propriétés d'agents de contraste en IRM et des propriétés de détection d'oxydant) peut permettre d'imager les tissus par IRM et détecter la production d'oxydants liés, par exemple, à un site d'inflammation en injectant un seul produit. Dans ce mode de réalisation, les ions luminescents de la particule doivent être déjà dans un état de valence tel, qu'ils soient susceptibles de subir une oxydation.
Dans un mode de réalisation, les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention sont utilisées en IRM en combinaison avec la tomographie par émission de positrons. L'émission de positrons par des radio-isotopes appropriés à une émission de positrons tels que le 11C, le 13N, le 150, le 18F, le 64Cu, le 86Y ou le 124l est suivie d'une réaction avec des électrons et d'une émission de photons γ dont la profondeur de pénétration est illimitée à l'échelle d'échantillons biologiques, ce qui fait de la TEP la technique d'imagerie avec la sensibilité la plus élevée, permettant la détermination de la concentration locale du radio-isotope, et la détection d'une cellule anormale unique (Hahn et al., 201 1 ). La TEP est donc appropriée pour détecter l'apparition d'un cancer avant que de quelconques changements macroscopiques puissent être visualisés. Avantageusement, l'utilisation d'une particule selon l'invention (possédant des propriétés d'agents de contraste en IRM et portant un radio-isotope) permet de combiner la haute sensibilité de la TEP avec une localisation du signal TEP dans le corps de l'animal ou du patient examiné par IRM.
Dans un mode de réalisation, les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention sont utilisées en IRM en combinaison avec la tomodensitométrie. Le contraste généré par la TDM se fait essentiellement entre les os et autres parties du corps. La TDM peut donc fournir des informations complémentaires à l'IRM où le contraste est généré entre régions contenant de l'eau, à savoir entre différents types de tissus. De plus, la TDM peut donner des images tridimensionnelles avec une résolution comparable à celle de l'IRM (Frullano et Meade, 2007). Dans le cas particulier où A, l'ion lanthanide paramagnétique, est Gd, la forte densité électronique de l'atome de gadolinium fait des particules selon l'invention un agent de contraste approprié pour la TDM en combinaison avec la mise en œuvre de l'IRM.
Dans un mode de réalisation, les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention sont utilisées en IRM en combinaison avec l'imagerie par ultrasons. Dans un mode de réalisation particulier et dans le cas particulier de cette utilisation combinée, les particules de l'invention sont contenues, en grand nombre, dans des microsphères ou des microbulles polymériques préparées préalablement à leur administration au sujet de l'investigation (Hahn et al. 201 1 ). L'expression « en IRM en combinaison avec au moins une, en particulier une, technique d'imagerie choisie dans le groupe consistant en l'imagerie optique, la détection optique d'oxydant, la tomographie par émission de positrons, la tomodensitométrie et l'imagerie par ultrasons » englobe l'utilisation de particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention, en IRM en combinaison avec deux techniques d'imagerie choisies parmi l'imagerie optique, la détection optique d'oxydant, la tomographie par émission de positrons, la tomodensitométrie et l'imagerie par ultrasons (imagerie trimodale). Dans un mode de réalisation particulier, les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention sont utilisées, en IRM en combinaison avec la détection optique d'oxydant et l'imagerie optique, en IRM en combinaison avec la détection optique d'oxydant et la tomographie par émission de positrons, en IRM en combinaison avec la détection optique d'oxydant et la tomodensitométrie ou en IRM en combinaison avec la détection optique d'oxydant et l'imagerie par ultrasons.
L'invention couvre également :
- l'utilisation de particules, compositions ou compositions pharmaceutiques pour la préparation ou la fabrication d'une composition diagnostique, c'est-à-dire destinée à la mise en œuvre d'une ou de la combinaison de plusieurs, en particulier 2 ou 3, technique(s) d'imagerie selon les définitions données ci-dessus ; et
- des particules, compositions ou compositions pharmaceutiques pour leur utilisation en imagerie, en particulier comme agents de diagnostic, comme agents multimodaux (en particulier bimodaux ou trimodaux) diagnostiques ou dans le diagnostic mettant en œuvre une ou la combinaison de plusieurs, en particulier 2 ou 3, technique(s) d'imagerie selon les définitions données ci-dessus.
L'invention vise également une méthode pour l'acquisition d'un signal, en particulier d'image(s), par IRM, imagerie optique, détection optique d'oxydant, TEP, TDM ou imagerie par ultrasons, ou par une combinaison d'au moins deux (en particulier deux ou trois) de ces techniques telles que définies ci-dessus, chez un animal, en particulier un mammifère, ou chez un patient, mettant en œuvre des particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention comprenant :
a) l'excitation des particules ou du milieu contenant les particules ; et
b) l'acquisition d'au moins un signal (en particulier une image) associée avec lesdites particules après l'excitation.
L'invention vise également une méthode pour l'acquisition d'un signal, en particulier d'image(s), par IRM, imagerie optique, détection optique d'oxydant, TEP, TDM ou imagerie par ultrasons, ou par une combinaison d'au moins deux (en particulier deux ou trois) de ces techniques telle que définie ci-dessus, chez un animal, en particulier un mammifère, ou chez un patient, mettant en œuvre des particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention comprenant :
a) l'administration, en particulier par voie intraveineuse, des particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention, à l'animal ou au patient ;
b) l'excitation des particules ou du milieu contenant les particules ; et
c) l'acquisition d'au moins un signal (en particulier une image) associée avec lesdites particules après l'excitation.
Par « excitation », on entend l'application d'un champ magnétique (IRM), d'un balayage d'un faisceau de rayons X (TDM), de lumière à une longueur d'onde particulière (imagerie optique) et/ou d'ultrason (imagerie par ultrason) sur le sujet (animal ou patient), en fonction de la ou des techniques d'imagerie mises en œuvre dans le diagnostic.
Par « milieu contenant les particules », on entend le liquide biologique ou le tissu dans lequel les particules de l'invention ont été administrées, ou le liquide biologique ou le tissu dans lequel les particules de l'invention sont localisées ou se concentrent (en particulier du fait du ciblage) après leur administration.
Les applications diagnostiques des particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention sont nombreuses et correspondent aux applications conventionnelles des techniques IRM, imagerie optique, détection optique d'oxydant, TDM, TEP ou imagerie par ultrasons. A titre d'exemple, les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques sont utilisées dans la mise en œuvre des techniques d'imagerie définies ci- dessus, pour le diagnostic de nombreux désordres, en particulier, sans être limitatif, les désordres liés au cerveau, la moelle épinière, les gros vaisseaux, l'artère, les organes intra- thoraciques (par exemple le cœur), le rachis, les viscères digestifs et pelviens, les muscles articulations et les structures adjacentes, les tendons, ligaments et nerfs périphériques et les cellules tumorales. En particulier, les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques sont utilisées, sans être limitatif, et en fonction de la technique d'imagerie ou de la combinaison de techniques d'imagerie mise en œuvre, pour le diagnostic des maladies coronariennes, des maladies valvulaires, des cardiomyopathies, des cardiopathies congénitales, des maladies du péricarde, les malformations cardiaques congénitales, des tumeurs (osseuses, cardiaques, lymphomes, nodules pulmonaires, voies aérodigestives supérieures, localisation hépatique des cancers digestifs, mélanomes, cancers du sein, cancers gynécologiques), les maladies neurologiques inflammatoires, les hernies discales, les pathologies disco-somatiques, les lésions traumatiques du rachis et de la moelle, la spondylodiscite infectieuse, les malformations artério-veineuses et les maladies cérébrales dégénératives comme Alzheimer et Parkinson. La demande vise également l'utilisation de particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention, en imagerie, en particulier en imagerie médicale, en particulier en diagnostic ou en imagerie diagnostique, telle que définie ci-dessus, et simultanément comme médicament ou en thérapie. Par « simultanée » ou « simultanément », on entend que l'acquisition des signaux (en particulier des images) de la ou des technique(s) d'imagerie et l'étape thérapeutique du traitement du sujet (animal ou patient) sont effectués, chez le même sujet, pendant la même séance d'investigation, c'est-à-dire suite à une seule injection des particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention.
En plus de l'application en imagerie ou de l'application diagnostique décrite en détails ci- dessus, les particules de l'invention peuvent également être utilisées comme médicament ou en thérapie, le principe actif pouvant être la particule elle-même ou une molécule thérapeutique liée à la particule.
Dans un mode de réalisation, la particule de l'invention dans sa forme non recouverte constitue elle-même, au moins en partie, le principe actif du médicament. Lorsque selon la définition de la particule, A est Gd, la thérapie par capture de neutrons (TCN) peut être mise en œuvre, reposant sur la gigantesque section d'absorption de neutrons par le Gd, notamment son isotope 157Gd. Ainsi, à la capture de neutrons (n), le noyau de 157Gd effectue une réaction nucléaire 157Gd + n → 158Gd* → 158Gd + γ + ze"' qui provoque la prompte émission d'un rayonnement γ de haute énergie ayant une énergie pouvant atteindre 7,8 MeV et plusieurs électrons, notamment z électrons, essentiellement du type Auger provenant de la conversion interne avec des énergies < 41 keV (De Stasio et al., 2001 ). Les électrons Auger sont hautement ionisants sur de courtes portées de l'ordre de dixièmes de nanomètres. Ces électrons peuvent être cause de ruptures du double brin d'ADN dans les cellules tumorales et conduire à une nécrose. Il est donc avantageusement possible de coupler via une particule selon l'invention dans laquelle A est Gd, l'imagerie par IRM et la TCN (voir Bridot et al. (2009) sur des particules avec un noyau de Gd203). La TCN est appropriée pour le traitement des tumeurs cérébrales, en particulier le glioblastome multiforme. Dans un mode de réalisation particulier, les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention sont utilisées comme agent de diagnostic ou comme agent de contraste en IRM, et simultanément dans le traitement des tumeurs cérébrales.
Dans un autre mode de réalisation, la particule de l'invention dans sa forme enrobée constitue le principe actif du médicament, la particule étant utilisée notamment comme un véhicule de transport de médicament. On se référera dans ce cas aux particules selon l'invention qui portent des molécules thérapeutiques (par exemples des molécules anticancéreuses) et optionnellement des molécules de ciblage et/ou des agents de furtivité. L'utilisation des particules selon l'invention simultanément comme agent diagnostique, en particulier comme agent de contraste en IRM, et comme véhicule de transport de molécules thérapeutiques présente l'avantage de permettre le suivi de la progression et/ou de l'accumulation du médicament au niveau du site cible par IRM et ainsi l'ajustement des doses et des intervalles d'administration pour un effet maximal. Cette utilisation est particulièrement appropriée aux traitements des désordres qui peuvent être diagnostiqués par les techniques d'imagerie mentionnées ci-dessus, en particulier par IRM.
Dans un mode de réalisation particulier, les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention sont utilisées comme agent de diagnostic ou comme agent de contraste en IRM et dans le traitement des tumeurs.
L'invention couvre également :
- les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention pour leur utilisation simultanée en imagerie, en particulier comme agent diagnostique ou comme agent de contraste IRM, et comme médicament ;
- les particules, compositions ou compositions pharmaceutiques selon l'invention pour leur utilisation simultanée en imagerie, en particulier comme agent diagnostique ou comme agent de contraste IRM, et comme médicament dans le traitement de tumeurs ; et
- l'utilisation de particules, compositions ou compositions pharmaceutiques pour la préparation ou la fabrication d'une composition pharmaceutique destinée simultanément à la mise en œuvre de technique(s) d'imagerie, en particulier de l'IRM, et au traitement de tumeurs.
L'invention vise également une méthode pour le traitement d'un sujet, en particulier le traitement d'un sujet atteint de tumeur(s), comprenant :
- l'administration de particules, compositions ou compositions pharmaceutiques, au sujet ;
- l'excitation des particules ; et
- le suivi de la progression et/ou de l'accumulation des particules, en particulier au niveau de la tumeur, après l'acquisition d'au moins un signal (en particulier une image) associé avec lesdites particules après l'excitation.
Que l'on soit dans le cadre d'application diagnostique seule, ou dans le cadre d'une application simultanément diagnostique et thérapeutique, les doses utilisées seront celles couramment conseillées pour les techniques par IRM. Dans un mode de réalisation, la dose administrée au sujet varie de 0,01 à 0,5 mmol/kg, en particulier de 0,05 à 0,3 ou 0,01 à 0,2 mmol/kg (en mmol de l'ion ou des ions paramagnétiques).
Le terme "comprenant", avec lequel "incluant" ou "contenant" est synonyme, est un terme ouvert, et n'exclut pas la présence d'un ou plusieurs élément(s) ou ingrédient(s) additionnel(s), ou étape(s) de méthode additionnelle(s), qui ne serait(seraient) pas explicitement indiqué(s), tandis que le terme "consistant" est un terme fermé, qui exclut la présence de tout autre élément ou ingrédient additionnel, ou étape additionnelle, qui ne serait pas explicitement exposé.
Dans le but de faciliter la lecture de la présente demande, la description a été séparée en divers paragraphes et sections. Il ne doit pas être considéré que ces séparations déconnectent la substance d'un paragraphe ou section de celle d'un autre paragraphe ou section. Au contraire, la présente description englobe toutes les combinaisons possibles des différents paragraphes, sections et phrases qu'elle contient.
Les exemples qui suivent sont donnés à titre purement illustratifs. Ils ne limitent aucune façon l'invention.
EXEMPLES
I. Matériel et Méthodes
1.1. Préparation des réactifs
De l'orthovanadate de sodium Na3V04 (pureté 99,9%, M = 183.91 g/mol, Alfa Aesar,
Schiltigheim, France) a été dissous dans de l'eau ultrapure ayant une résistance spécifique d'au moins 18 M Ohm cm à une concentration finale de 0, 1 M. Le pH est ajusté à 12,5 - 13,0. Des nitrates de terres rares ont été dissous dans de l'eau ultrapure à une concentration finale de 0,1 M. Les solutions ont été préparées à partir de Y(N03)3 ■ 6H20 (pureté 99,8%, M = 383.01 g/mol, Sigma Aldrich, St. Quentin Fallavier, France) et Gd(N03)3 ■ 6H20 (pureté 99,9%, M = 451 .36 g/mol, Alfa Aesar) et ont été utilisées comme préparées. Pour la synthèse de particules dopées à Eu, des solutions de nitrates de terres rares ont été mélangées par volume jusqu'à la concentration de Eu souhaitée, donnant une solution avec une concentration en terres rares totale de 0,1 M.
1.2. Synthèse des particules Yo.6Euo.4 O4 / GdV04
Des particules de type cœur/coquille contenant un cœur de formule Y0.6Eu0.4VO4 et une coquille de formule GdV04 ont été synthétisées. Des particules ayant une taille d'environ 40 nm (soit un rayon de 20 nm) ont été obtenues. Le rapport volumétrique entre le volume du cœur ( c) et le volume de la coquille (Vs) a été calculé, en utilisant une valeur de 5 nm pour l'épaisseur de la coquille. Le volume de la coquille est donné par Vs = VNP - Vc = 4/3~n(rNP - rcf où VNP est le volume de la particule. Le rapport volumétrique suivant est obtenu :
VsA c = (rNP 3 - rc 3)/rc 3 = (rNP/rc)3 - 1 = (20/15)3 - 1 = 1,37
Pour un volume total des solutions de lanthanides à 0,1 M de 75 ml, cela correspond à une solution de lanthanides de 31 ,5 ml dans le cœur et 43,5 ml dans la coquille. Au vu de la stœchiométrie de la particule, la solution de lanthanides dans le cœur est elle-même un mélange de 60% (vol/vol) de solution Y(N03)3 et de 40% (vol/vol) de solution Eu(N03)3. Pour la coquille, une solution pure de Gd(N03)3 a été utilisée.
Le procédé suivant a été réalisé pour synthétiser les particules :
75 ml d'une solution de vanadate de sodium à 0,1 M, pH 12,5-13,0 ont été placés dans un flacon d'Erlenmeyer de 250 ml et agités vigoureusement à température ambiante. Un mélange contenant du nitrate d'Europium et du nitrate d'Yttrium a été ajouté à un débit de 1 ml/min en utilisant une pompe péristaltique. À la fin de l'ajout de la solution formant le cœur, la solution de nitrate de Gadolinium formant la coquille a été ajoutée immédiatement au même débit. À la fin de tous les ajouts, la dispersion a été laissée sous agitation pendant 30 min supplémentaires et ensuite soumise à la procédure de purification comme décrit à la section 1 .3. ci-dessous.
1.3. Purification
La dispersion brute de particules obtenue a été purifiée par dialyse ou centrifugation afin d'éliminer les contre-ions en solution. Une dialyse a été effectuée dans des membranes de dialyse en cellulose régénérée Spectra/Por (MWCO 12-14 kDa, Spectrum Labs, Rancho Dominguez, CA, USA) contre de l'eau ultrapure jusqu'à ce que la conductivité de la dispersion de particules soit inférieure à 100 μ8 οη"ΐ"1. Pour des volumes importants, une purification par centrifugation a été effectuée. La dispersion a été centrifugée à 26323 g pendant 20 min. Le surnageant a été éliminé et le précipité redispersé dans de l'eau ultrapure. Les étapes de centrifugation-remise en dispersion ont été répétées 3 à 5 fois en fonction du facteur de concentration et jusqu'à ce qu'une conductivité des particules remises en dispersion inférieure à 100 μ8 οη-ι"1 soit atteinte.
1.4. Sélection en taille
La sélection de taille a été effectuée par deux étapes de centrifugation. La dispersion a d'abord été centrifugée à 500 g pendant 2 min et le surnageant ainsi obtenu a été centrifugé une nouvelle fois à 1000 g pendant 2 min afin d'éliminer les agrégats et les très grosses particules. Le surnageant contenait une dispersion de particules présentant un bon compromis entre une petite distribution de tailles et un rendement élevé. La caractérisation par la technique de la diffusion dynamique de la lumière a donné (valeurs moyennes en nombre) un diamètre hydrodynamique de 55 nm avec une largeur de la distribution de 16 nm
1.5. Mesure des temps de relaxation
Les temps de relaxation relatifs aux particules obtenues ont été réalisés sur un relaxomètre minispec Bruker NMS 120 (Bruker, Rheinstetten, Allemagne) fonctionnant à une fréquence de résonance des protons de ω/2π = 20 MHz et une température de 37°C. Afin d'éviter toute confusion entre la fréquence angulaire ω et la fréquence v, ici, toutes les fréquences données en unités de Hz correspondent à ω/2π = v. Le spectromètre a été étalonné en utilisant des mélanges standards eau/huile ayant un rapport de composants connu conformément aux instructions du fabricant. Les échantillons pré-dilués ont été encore dilués directement dans des tubes pour RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) de 10mm, à hauteur d'une série contenant 10 échantillons de 1 ml. Toutes les dilutions ont été effectuées en utilisant de l'eau ultrapure. Les tubes ont été fermés de façon étanche et placés dans un bain d'eau à 37°C pendant au moins 10 min avant la mesure. Les temps de relaxation ont été déterminés en utilisant la séquence d'impulsions d'inversion-récupération avec un temps de répétition TR = 5s. Le temps de séparation d'impulsions Tl a été ajusté jusqu'à ce que la condition Tl « 0,6 7i soit satisfaite. Pour la mesure du temps de relaxation T2, la séquence d'impulsions CPMG (Carr-Purcell-Meiboom-Gill) a été employée en utilisant un temps de répétition TR = 8s. De manière générale, 100 échos avec un temps d'écho TE entre 0,5 et 2 ms en fonction de la concentration de l'échantillon ont été enregistrés. Le TE a été ajusté manuellement afin d'enregistrer l'extinction complète de magnétisation pendant les 100 échos. Dans les deux cas, le logiciel du dispositif a effectué l'ajustement de la récupération mesurée de magnétisation et affiché directement les temps de relaxation correspondants avec leurs barres d'erreur.
1.6. Analyse des données de relaxivité
Les relaxivités par particule ont été déterminées en calculant d'abord le volume d'une particule. À cette fin, les nanoparticules ont été considérées comme homogènes en taille et sphériques avec un diamètre égal au diamètre moyen en nombre déterminé par DLS (diffusion dynamique de la lumière). Dans le cas de particules silicatées, le diamètre des particules non-recouvertes (c'est-à-dire non-modifiées) a été utilisé. Le nombre d'ions Gd par particule a été évalué en utilisant les dimensions unitaires a = b = 7,204 Â et c = 6,338 Â obtenues pour le GdV04 pour tous les échantillons, un nombre de 4 unités de formule par cellule unitaire et le facteur stcechiométrique correspondant à la composition de la particule respective. La relaxivité par particule a ensuite été obtenue en multipliant la relaxivité par ion Gd par le nombre d'ions Gd par particule. 1.7. Acquisition des spectres de luminescence La dispersion de particules a été pré-diluée de façon à ce qu'elle apparaisse presque transparente et a été transférée dans une cuvette de quartz QS 100 (Hellma, Mullheim, Germany) de 2 mm. Les spectres d'émission ont été enregistrés en utilisant un spectrophotomètre à fluorescence Hitachi F-4500 (Hitachi, High- Tech, Tokyo, Japan). Des fentes d'une largeur spectrale de 2,5 nm ont été utilisées dans le chemin d'excitation et d'émission, et le balayage a été effectué à une vitesse de 240 nm/min. Pour l'acquisition du spectre d'émission, un filtre passe-haut GG-375 (Schott, Mainz, Allemagne) a été placé dans le chemin de détection. La luminescence a été excitée à 280 nm et l'émission a été enregistrée de 500 à 750 nm. Pour les mesures d'absorbance pour la détermination du rendement quantique à 280 nm, lorsque l'absorbance excédait 0,3, l'échantillon a été encore dilué.
1.8. Réponse au peroxyde d'hydrogène
Pour la mesure de la réponse au peroxyde d'hydrogène, une couche dense de particules a été déposée à la tournette par ajout de 100 μΙ d'une suspension de 94 mM (concentration en ions V04 3") de particules Yo.6Euo.4(V04)/Gd(V04) sur une lamelle de quartz. La luminescence a été enregistrée pour une intensité d'excitation de 1 ,6 kW/cm2 à une vitesse d'acquisition de 1 image/s durant 10 min pendant l'étape de photoréduction, et pour une intensité d'excitation de 0,3 kW/cm2 à une vitesse d'acquisition de 1 image/3 s durant 10 min pendant la récupération, respectivement. L'intensité de luminescence par image a été évaluée dans une région circulaire présentant une couverture homogène de particules. Les signaux de luminescence ont été normalisées à une valeur de 1 pour la première image analysée lors de chaque cycle d'acquisition. Les valeurs de photoréduction et de récupération sont données sous la forme d'un pourcentage par rapport à cette première image.
1.9. Nanoparticules
De la même façon que pour l'exemple ci-dessus, on peut préparer des nanoparticules Lai_ xEuxP04/GdP04, des nanoparticules nanoparticules Lai-xEuxPO GdPCU, des nanoparticules La1.xEuxPyVi.yO4 Gd PO4 et des nanoparticules Y1.xEuxPyVi.yO4 GdVO4 avec x allant de 10% à 75% et y allant de 0,1 à 99% en adaptant comme ci-dessus les protocoles de synthèse de nanoparticules Lai.xEuxP04, GdP04 , La1.xEUxPyV1.yO4 , GdPyVi.y04 , Y1.xEUxPyV1.yO4 ou GdPyVi. y04.(voir Buissette, V et al. Journal of materials chemistry vol 16 issue 6 p.529-539 ou Buissette V. et al. Chemistry of Materials Vol 16 issue 19 p. 3767-3773. II. Résultats
2.1. Temps de relaxation L'ajustement des temps de relaxation et T2, à 20 MHz, en fonction de la concentration en ions Gd3+ pour les particules Yo.6Euo.4VO4 / GdV04 donne des relaxivités n = 4,0 mM"V1 et r2 = 4,7 mM"V (Figure 1 A et 1 B).
La relaxivité des particules Yo.6Euo.4VO4/GdVO4 a été comparée à celle d'autres particules (voir tableau 2 ci-dessous).
_ ion _ ion _ NP _ NP
Ι Γ2 Ι Ι r2
Particule d<„> ri
(nm)a (mM"V1)
GdV04 41 0,95 1 ,31 420000 570000 1 ,38
Gdo.eEuo.4VO4 42 2,97 3,47 840000 980000 1 , 17
Gdo.eEuo.4VO4/SiO2 57 2,52 3,03 710000 860000 1 ,21
DotaremTM ce 3,59 4,44 - - 1 ,24
GdCI3 Ion 10,4 12, 1 - - 1 , 16
Y . Eu -VO VGdVO : 55 4 0 4.7 2.5.10' 2.9.10 1.2
Tableau 2 : a Diamètre moyen en nombre obtenu par diffusion dynamique de la lumière (DDL). CC signifie complexe de coordination Les particules Yo.6Euo.4VO4/GdVO4 (dans une organisation cœur/coquille) sont plus efficaces pour induire la relaxation des protons (rV0" et r2'on supérieurs ou égaux à 4) que les particules homogènes GdV04 et les particules homogènes Gdo.6Euo.4VO4. Ces résultats sont attribués au fait que plus d'ions Gd, magnétiquement actifs, se retrouvent proches de la surface dans les particules Yo.6Euo.4VO4/GdVO4 et peuvent ainsi interagir plus efficacement avec les protons de l'eau, en comparaison avec les ions Gd dans les particules homogènes (GdV04 et Gdo.6Euo.4VO4) où une partie des ions Gd sont localisés à l'intérieur de la particule. Ces derniers n'ont pas de contact direct avec l'eau.
Par ailleurs, le rapport de relaxivité r2/ri observé avec les particules Yo.6Euo.4VO4/GdVO4 est du même ordre de grandeur que celui obtenu avec le Dotarem™ et les ions Gd3+ libres (soit environ 1 ,2), seules les particules constituées de GdV04 pur et homogène possédant un rapport plus élevé.
2.2. Luminescence
Le spectre de luminescence d'une suspension de nanoparticules Yo.6Euo.4VO4/GdVO4 (dans une organisation cœur/coq uille) est montré sur la Figure 2. Ce spectre fait apparaître un pic à 593 nm lié à la transition 5D0→ 7F\, un pic principal double et fort à 616 nm (5D0→ 7F2), un pic très faible à 650 nm (5D0→ 7F3), et un autre pic double à 699 nm (5D0→ 7F1). Ce spectre correspond aux spectres trouvés pour le YV04 dopé avec Eu dans la littérature (Huignard et al. ; 2000). La protection des électrons 4f de l'ion Eu3+ par ses électrons extérieurs des couches 5s et 5p résulte en des pics d'émission étroits. Ces résultats confirment donc que la structure en deux parties des particules Yo.6Euo.4VO4 GdVO4 (en particulier dans une organisation cœur/coquille) ne perturbe pas le spectre d'émission de luminescence de Yo.6Euo.4VO4.
2.3. Rendement quantique de luminescence
Une courbe d'étalonnage pour la détermination du rendement quantique a été obtenue à partir du fluorophore organique rhodamine 6G. L'erreur relative de l'ajustement est de 2%. L'absorption de la dispersion de nanoparticules à 280 nm est obtenue comme un pic sur un fond résultant de la diffusion de la lumière incidente par les particules. La mesure de la valeur de l'absorbance à 280 nm, / 28o, n'est pas très précise du fait de la contribution de la diffusion. Une erreur totale de la détermination du rendement quantique de l'ordre de 5% semble donc raisonnable.
Le rendement quantique de luminescence (Q) pour la synthèse de plusieurs particules contenant des ions europium a ainsi été déterminé. Les résultats sont repris dans le tableau 3.
Particule Q (%)
Figure imgf000039_0001
Y . Eu VO /GdVO - 10.3
Tableau 3 : Comparaison des rendements quantiques des
particules Yo.6Euo.4VO4, Gdo.6Euo.4VO4 et Yo.6Euo.4VO4 GdVO4
La comparaison du rendement quantique de luminescence de ces différentes particules permet de tirer les conclusions suivantes :
(1 ) les particules possédant une matrice GdV04 dopée par l'europium (Gdo.6Euo.4VO4) ont une valeur de Q diminuée par rapport à des particules possédant une matrice YV04 dopée par l'europium (Yo.6Euo.4VO4). La matrice GdV04 semble ainsi moins efficace que la matrice YV04 pour l'émission des ions europium.
(2) les particules Yo.6Euo.4VO4/GdVO4 présentant deux parties (une partie luminescente et une partie agent de contraste) présentent un rendement quantique (Q) comparable à celui des particules constituées purement d'une partie luminescente (Yo.6Euo.4VO4). Cette dernière observation démontre que le rendement quantique est essentiellement déterminé par l'environnement direct des ions europium, et n'est que très peu influencé par la présence d'une autre partie, en particulier une partie possédant une activité d'agent de contraste. Ceci est vrai même dans le cadre des particules de l'invention organisées sous la forme cœur/coquille, dans lesquelles la partie luminescente se retrouve dans le cœur, entièrement recouverte par la partie possédant une activité d'agent de contraste. En effet, au vu des résultats repris dans le tableau 3, ni l'existence de cette coquille, ni sa composition, n'est de nature à altérer significativement (c'est-à-dire au delà de la plage d'erreur) le rendement quantique (donc l'activité luminescente) de la partie située dans le cœur. 2.4. Détection du peroxyde d'hydrogène
Des particules Yo.6Euo.4VO4 GdVO4 ont été déposées à la tournette sur une lamelle de quartz et excitées à une intensité de laser élevée. L'intensité de luminescence dépendant du temps correspondante est montrée dans la Figure 3A. L'intensité de luminescence décroissante observée confirme qu'une photoréduction des ions Eu3+ a lieu dans les particules
Figure imgf000040_0001
Un ajustement de la décroissance de luminescence avec une fonction d'extinction biexponentielle a été utilisé. Des temps d'extinction τ-ι = 17s et τ2 = 1 16s ainsi qu'une diminution d'intensité due à la photoréduction de 40% (intensité restante = 60%), ont été obtenus. Ces valeurs sont comparables à celles obtenues antérieurement pour des échantillons Yo.6Euo.4VO4
(Casanova et al., 2009).
La récupération de luminescence par rapport à l'intensité initiale après photoréduction suite à un ajout de 100 μΜ de H202 était de 15%. La récupération maximale a été atteinte au bout d'environ 2 min, avec une constante de récupération exponentielle de τ* = 1 19 s (Figure
3B). Ces résultats démontrent que ces particules sont capables de détecter une concentration de H202 aussi faible que 100 μΜ.
Les particules Yo.6Euo.4VO4/GdVO4, dans leur organisation cœur-coquille, sont un puissant agent notamment à des fins d'imagerie multimodale. Elles peuvent être utilisées à la fois comme marqueur luminescent, comme capteur d'oxydants et comme agent de contraste pour l'IRM. Elles combinent un rendement quantique de luminescence élevé, notamment nécessaire à la détection de peroxyde d'hydrogène à haute sensibilité, avec un contraste d'IRM meilleur que celui qui est obtenu avec des agents de contraste usuels.
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Claims

REVENDICATIONS
1. Utilisation en imagerie, en particulier comme agent de diagnostic ou comment agent mettant en œuvre au moins une technique d'imagerie, de préférence deux ou trois, choisie(s) dans le groupe consistant en l'imagerie par résonance magnétique (IRM), l'imagerie optique, la détection optique d'oxydant, la tomographie par émission de positrons (TEP), la tomodensitométrie (TDM) et l'imagerie par ultrasons
de particules luminescentes et paramagnétiques comprenant ou consistant en au moins deux parties, une partie de formule XaLb(MpOq), dans laquelle :
- M est au moins un élément susceptible de s'associer avec l'oxygène (O) pour former un anion;
- L correspond à un ou plusieurs, de préférence un, ion(s) lanthanide(s) luminescent(s);
- X correspond à un ou plusieurs, de préférence un, ion(s) neutre(s) en termes de luminescence ; et
- les valeurs de p, q, a et b sont telles que l'électroneutralité de XaLb(MpOq) est respectée, la fraction d'élément luminescent, définie par le rapport b/(b+a), étant supérieure à 10 et inférieure ou égale à 75%; et
une partie de formule AeX'f(M'pOq ), dans laquelle :
- M' est au moins un élément susceptible de s'associer avec l'oxygène (O) pour former un anion ;
- A correspond à un ou plusieurs, de préférence un, ion(s) lanthanide(s) paramagnétique(s);
- X' correspond à un ou plusieurs, de préférence un, ion(s) neutre(s) en termes de propriétés paramagnétique(s) ; et
- les valeurs de p', q', e et f sont telles que l'électroneutralité de AeX'f(M'pOq ) est respectée, la fraction d'élément paramagnétique, définie par le rapport e/(e+f), étant de 80 à 100%.
2. Utilisation selon la revendication 1 , la particule comprenant ou consistant en au moins deux parties, une partie de formule XaLb(MpOq), dans laquelle :
- M est au moins un élément susceptible de s'associer avec l'oxygène (O) pour former un anion;
- L correspond à un ou plusieurs, de préférence un, ion(s) lanthanide(s) luminescent(s);
- X correspond à un ou plusieurs, de préférence un, ion(s) neutre(s) en termes de luminescence ; et
- les valeurs de p, q, a et b sont telles que l'électroneutralité de XaLb(MpOq) est respectée, la fraction d'élément luminescent, définie par le rapport b/(b+a), étant supérieure à 10 et inférieure ou égale à 75%; et une partie de formule Ae(M'pOq ), dans laquelle :
- M' est au moins un élément susceptible de s'associer avec l'oxygène (O) pour former un anion ;
- A correspond à un ou plusieurs, de préférence un, ion(s) lanthanide(s) paramagnétique(s); et
- les valeurs de p', q', et e sont telles que l'électroneutralité de AeX'f(M'pOq ) est respectée.
3. Utilisation selon la revendication 1 ou 2, M et M' étant, indépendamment l'un de l'autre, choisis dans le groupe constitué de V, P, W, Mo et As, étant de préférence P et/ou V, et plus préférentiellement sont V.
4. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, L étant choisi dans le groupe constitué de Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm et Yb, et étant de préférence Eu.
5. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, X étant choisi dans le groupe constitué des lanthanides et de Bi, de préférence choisi dans le groupe constitué de La, Y, Gd et Bi, et étant plus préférentiellement Y.
6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le rapport b/(b+a), est de 10 à 60% ou 20 à 50% ou de 25 à 45% ou de 10 à 75% ou de 20 à 75% ou de
25 à 75% en particulier de l'ordre de 30% ± 5% ou de l'ordre de 40% ± 5%.
7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, A étant choisi dans le groupe constitué de Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Ho, Er, Tm et Yb, et étant de préférence Gd.
8. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, X', lorsqu'il est présent, étant choisi dans le groupe constitué des lanthanides et de Bi, de préférence choisi dans le groupe constitué de La, Y, Gd et Bi, et étant plus préférentiellement Y.
9. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle le rapport e/(e+f) est de 90 à 100% ou de 95 à 100%, et est de préférence de 100%.
10. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, p et p' étant indépendamment l'un de l'autre égaux à 0 ou 1 , de préférence égaux à 1 , et/ou q et q' étant indépendamment l'un de l'autre compris entre 2 et 5, de préférence égaux à 4.
11. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, M étant V et L étant Eu, de sorte que la particule a la formule XaEUb(VpOq)/AeX'f(M'pOq ) ou la formule XaEUb(VpOq)/Ae(M'p'Oq'), en particulier la formule XaEUb(V04)/AeX'f(M'pOq') ou la formule XaEUb(V04)/Ae(M'p'Oq.).
12. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , dans laquelle les parties de formule XaLb(MpOq) et AeX'f(M'pOq ) ou de formule XaLb(MpOq) et Ae(M'pOq ) sont arrangées selon une structure dite cœur/coquille, en particulier dans laquelle la partie de formule XaLb(MpOq) constitue le cœur de la particule, et la partie de formule AeX'f(M'pOq ) ou de formule Ae(M'p'Oq') constitue la coquille de la particule.
13. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 de nanoparticules de formule Yo.6Euo.4(V04)/Gd(V04) dans laquelle la partie de formule Yo.6Euo.4(V04) constitue le cœur de la particule, et la partie de formule Gd(V04) constitue la coquille de la particule.
14. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, les nanoparticules étant recouvertes d'une troisième partie, cette troisième partie comprenant au moins une couche choisie parmi une couche de préparation, une couche portant des groupements fonctionnels et une couche constituée de molécules biologiquement actives, en particulier cette troisième partie consistant en une couche de préparation, consistant en une couche de préparation et une couche constituée de molécules biologiquement actives ou consistant en une couche de préparation, une couche portant des groupements fonctionnels et une couche constituée de molécules biologiquement actives.
15. Utilisation selon la revendication 14, dans laquelle les molécules biologiquement actives sont choisies parmi des molécules à activité thérapeutique, en particulier des molécules anticancéreuses, et/ou des molécules de ciblage et/ou des agents de furtivité et/ou des molécules fluorescentes.
16. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, la taille des particules étant comprise entre 1 et 500 nm, de préférence inférieure à 200 nm ou inférieure à 100 nm.
17. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 16, la coquille étant paramagnétique et/ou neutre en termes de luminescence.
18. Composition pharmaceutique comprenant une composition de particules telles que définies dans l'une quelconque des revendications 1 à 17, et un véhicule pharmaceutiquement et/ou physiologiquement acceptable.
19. Composition pharmaceutique selon la revendication 18, pour utilisation en imagerie, en particulier en imagerie diagnostique, dans au moins une technique d'imagerie, de préférence deux ou trois, choisie(s) dans le groupe consistant en l'IRM, l'imagerie optique, la détection optique d'oxydant, la TEP, la TDM ou l'imagerie par ultrasons, et pour utilisation simultanée comme médicament.
20. Méthode pour l'acquisition d'un signal, en particulier d'image(s), par IRM, imagerie optique, détection optique d'oxydant, TEP, TDM ou imagerie par ultrasons, ou par une combinaison d'au moins deux, en particulier deux ou trois, de ces techniques, chez un patient ou un animal, mettant en œuvre des particules définies l'une quelconque des revendications 1 à 17, une composition comprenant lesdites particules ou une composition pharmaceutique selon la revendication 17, comprenant
a) l'excitation des particules ou du milieu contenant les particules; et
b) l'acquisition d'au moins un signal associé avec lesdites particules après l'excitation.
21. Nanoparticules comportant une partie YaEUb(P,V)04 et une partie Gd(P,V)04 et dans lesquelles b/b+a est supérieur à 10 et va jusqu'à 75% ou va de 20 à 75% ou encore de 25 à 75% ou encore de 25 à 45%.
22. Nanoparticules selon la revendication 21 de formule YaEUb(V,P)04/Gd(V,P)04 dans lesquelles la partie de formule YaEub(P,V)04 constitue le cœur de la particule, et la partie de formule Gd(V04) constitue la coquille de la particule.
23. Nanoarticules telles que définies aux revendications 21 ou 22, pour utilisation en imagerie, en particulier en imagerie diagnostique, dans au moins une technique d'imagerie, de préférence deux ou trois, choisie(s) dans le groupe consistant en l'IRM, l'imagerie optique, la détection optique d'oxydant, la TEP, la TDM ou l'imagerie par ultrasons, et pour utilisation simultanée comme médicament.
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