L’imagerie photoacoustique (PA) permet de cartographier des contrastes optiques à plusieurs centimètres de profondeur dans les tissus biologiques avec une résolution de l’ordre de 100 µm. L’absorption optique et la conversion de l’énergie optique absorbée en ultrasons sont les mécanismes clés de cette modalité d’imagerie émergente. Il est cependant difficile de prédire quantitativement l’efficacité d’un agent de contraste PA à l’aide de méthodes de spectroscopie optique classiques ( spectrophotométrie d’absorption). Le groupe de Jérôme Gateau au sein de l’équipe IT2D a développé une méthode innovante de spectrométrie PA quantitative qui permet de caractériser in vitro des agents de contraste en utilisant un système d’imagerie PA conventionnel [1]. Ce spectromètre a été utilisé pour caractériser de nouveaux agents dans le cadre d’une collaboration avec l’IGPS, l’ISMO et PPSM de l’université Paris Saclay. Ces agents sont des nanovecteurs de médicament marqués par un colorant synthétisé pour absorber dans le proche infrarouge (fenêtre optique des tissus biologiques) et dont la détectabilité in vivo par imagerie PA a été démontrée [2]. Deux projets financés (ANR CAP-Photoac, 80 Prime CNRS) poursuivent ces travaux de développement, de caractérisation et d’imagerie d’agents de contraste.

Photoacoustic (PA) imaging allows the mapping of optical contrasts at several centimeters depth in biological tissues with a resolution of the order of 100 µm. Optical absorption and the conversion of absorbed optical energy into ultrasound are the key mechanisms of this emerging imaging modality. However, it is difficult to quantitatively predict the efficiency of a PA contrast agent using classical optical spectroscopy methods (absorption spectrophotometry). Jérôme Gateau’s group within the IT2D team has developed an innovative method of quantitative PA spectrometry that allows the in vitro characterization of contrast agents using a conventional PA imaging system [1]. This spectrometer has been used to characterize new agents in collaboration with IGPS, ISMO and PPSM of Paris Saclay University. These agents are drug nanovectors labeled by a dye synthesized to absorb in the near infrared (optical window of biological tissues) and whose in vivo detectability by PA imaging has been demonstrated [2]. Two funded projects (ANR CAP-Photoac, 80 Prime CNRS) are continuing this work on the development, characterization and imaging of contrast agents.

Illustration of PA spectrometry characterization of 3 agents with different efficiencies η: copper sulfate CuS04 (inorganic solution, η>1), Nigrosine (mixture of organic molecules η=1), and gold nanorods (η<1).

1. Lucas, T.; Sarkar, M.; Atlas, Y.; Linger, C.; Renault, G.; Gazeau, F.; Gateau, J. Calibrated Photoacoustic Spectrometer Based on a Conventional Imaging System for In Vitro Characterization of Contrast Agents. Sensors 2022, 22, 6543, doi:10.3390/s22176543.

2. Bodin, J.-B.; Gateau, J.; Coïs, J.; Lucas, T.; Lefebvre, F.; Moine, L.; Noiray, M.; Cailleau, C.; Denis, S.; Clavier, G.; et al. Biocompatible and Photostable Photoacoustic Contrast Agents as Nanoparticles Based on Bodipy Scaffold and Polylactide Polymers: Synthesis, Formulation, and In Vivo Evaluation . ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, doi:10.1021/acsami.2c04874.