In vivo biological fate of poly(vinylalcohol) microbubbles in mice
Barbara Cerroni,
Rosella Cicconi,
Letizia Oddo,
Manuel Scimeca,
Rita Bonfiglio,
Roberta Bernardini,
Graziana Palmieri,
Fabio Domenici,
Elena Bonanno,
Maurizio Mattei,
Gaio Paradossi
Affiliations
Barbara Cerroni
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome, Italy; Corresponding author.
Rosella Cicconi
Centro Servizi Interdipartimentale-Stazione per la Tecnologia Animale, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, via Montpellier 1, 00133 Rome, Italy
Letizia Oddo
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome, Italy
Manuel Scimeca
Dipartimento di Biomedicina e Prevenzione, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, via Montpellier 1, 00133 Rome, Italy; Università San Raffaele, via di Val Cannuta 247, 00166, Rome, Italy; OrchideaLAB S.r.l., via del Grecale 6, 00067 Morlupo, Rome, Italy1
Rita Bonfiglio
Dipartimento di Medicina Sperimentale e Chirurgia, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, via Montpellier 1, Rome 00133, Italy
Roberta Bernardini
Centro Servizi Interdipartimentale-Stazione per la Tecnologia Animale, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, via Montpellier 1, 00133 Rome, Italy
Graziana Palmieri
Centro Servizi Interdipartimentale-Stazione per la Tecnologia Animale, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, via Montpellier 1, 00133 Rome, Italy; Plaisant Srl, Via Castel Romano 100, 00128 Rome, Italy
Fabio Domenici
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome, Italy
Elena Bonanno
Dipartimento di Medicina Sperimentale e Chirurgia, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, via Montpellier 1, Rome 00133, Italy
Maurizio Mattei
Centro Servizi Interdipartimentale-Stazione per la Tecnologia Animale, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, via Montpellier 1, 00133 Rome, Italy; Dipartimento di Biologia, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome, Italy
Gaio Paradossi
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome, Italy
Microbubbles (MBs) are used in clinical practice as vascular ultrasound contrast agents, and are gaining popularity as a platform supporting multimodal imaging and targeted therapy, facilitating drug delivery under ultrasound exposure. Here, we report on the in vivo biological impact of newly discovered MBs with promising features as a multimodal theranostic device. The shell of the air-filled MBs is made of the poly(vinyl alcohol) (PVA), a well-established, FDA-approved polymer. Nevertheless, as size, shape and dispersity can significantly impact the biological response of particulate systems, studying their fate after administration is crucial. The safety and the biodistribution of PVA MBs were analysed in vivo and ex vivo by coupling a near infrared (NIR) fluorophore on their shell: MBs accumulated mainly in liver and spleen at 24 hours post-injection with their clearance from the spleen 7 days post-dosing. A possible way of elimination was identified in macrophages ability to engulf MBs both in vitro and in vivo. One month post-dosing, transmission electron microscopy (TEM) highlighted the lack of relevant defects and the elimination of PVA MBs by Kupffer cells. This study is the first successful attempt to fill the lack of knowledge necessary to bring PVA MBs one step closer to their possible clinical use.