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Ultrasound-Targeted Microbubble Destruction (UTMD) for Localized Drug Delivery into Tumor Tissue - 28/01/19

Doi : 10.1016/j.irbm.2018.11.005 
J. Wischhusen a, b, , F. Padilla a, c, d
a Univ Lyon, Université Lyon 1, Centre Léon Bérard, INSERM, LabTAU, F-69003, Lyon, France 
b Apoptosis, Cancer and Development Laboratory – Equipe labellisée ‘La Ligue’, LabEx DEVweCAN, Centre de Cancérologie de Lyon, INSERM U1052–CNRS UMR5286, Centre Léon Bérard, 69008 Lyon, France 
c Focused Ultrasound Foundation, Charlottesville, USA 
d Department of Radiation Oncology, School of Medicine, University of Virginia, USA 

Correspondence to: Apoptosis, Cancer and Development Laboratory, Centre de Cancérologie de Lyon, INSERM U1052–CNRS UMR5286, Centre Léon Bérard, 28 rue Laënnec, 69008 Lyon, France.ApoptosisCancer and Development LaboratoryCentre de Cancérologie de LyonINSERM U1052CNRS UMR5286Centre Léon Bérard28 rue LaënnecLyon69008France

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Graphical abstract

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Highlights

UTMD is used for non-invasive localized drug delivery.
Microbubbles serve as excellent cavitation nuclei.
Stable and inertial UTMD cavitation effects contribute to tissue permeabilization.
Drug carriers can be co-injected or directly coupled to microbubbles.
A first clinical trial confirmed therapeutic efficacy in pancreatic cancer patients.

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Abstract

Background

Ultrasound-targeted microbubble destruction (UTMD) is a type of ultrasound therapy, in which low frequency moderate power ultrasound is combined with microbubbles to trigger cavitation. Cavitation is the process of oscillation of gas bubbles causing biophysical effects such as pushing and pulling or shock waves that permeabilize biological barriers. In vivo, cavitation results in tissue permeabilization and is used to enable local delivery of nanomedicine. While cavitation can occur in biological liquids when high pressure ultrasound is applied, the use of microbubbles as cavitation nuclei in UTMD largely facilitates the induction of cavitation. UTMD is intensively studied for drug delivery into tumor tissue, but also for the activation of anti-tumor immune responses. The first clinical studies of UTMD-mediated chemotherapy delivery confirmed safety and efficacy of this approach.

Aim

The present review summarizes ultrasound settings, cavitation approaches, biophysical mechanisms of drug delivery, drug carriers, and pre-clinical and clinical applications of UTMD for drug delivery into tumors.

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Vol 40 - N° 1

P. 10-15 - février 2019 Retour au numéro
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  • Ultrasound Molecular Imaging with Targeted Microbubbles for Cancer Diagnostics: From Bench to Bedside
  • J. Wischhusen, F. Padilla
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  • Quantitative Ultrasound Assessment of Cortical Bone Properties Beyond Bone Mineral Density
  • Q. Grimal, P. Laugier

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