Un groupe d'ingénieurs chimistes et biomédicaux de l'UNSW Sydney et de l'Université de Cambridge a amélioré la stabilité chimique des "cristaux ZIF", permettant à ces nanomatériaux poreux d'être utilisés pour l'administration intelligente de médicaments pharmaceutiques dans le corps humain.

Les cristaux ZIF - une abréviation de cadres d'imidazolate zéolitiques - ont été utilisés comme coque d'exosquelette pour une large gamme de produits pharmaceutiques, des petits médicaments anticancéreux aux grandes protéines et enzymes.

Ce qui a rendu ces composés hybrides organiques et métalliques si attrayants pour les ingénieurs biochimistes, c'est le potentiel de cibler des maladies ou des emplacements spécifiques dans le corps pour maximiser l'effet thérapeutique tout en réduisant considérablement les effets secondaires.

Mais jusqu'à maintenant, l'efficacité du matériau pour protéger les médicaments qu'ils transportent a été compromise par leur instabilité une fois exposée à des conditions acides dans le corps - comme dans l'estomac, lorsqu'il est pris par voie orale.

L'ingénieur chimiste de l'UNSW et membre de Scientia, Kang Liang, affirme que les cristaux ZIF présentent un grand potentiel en tant que technologie de nouvelle génération pour la médecine personnalisée, il y a donc eu un intérêt considérable pour la correction de cette faille. Heureusement, lui et ses collègues ont fait exactement cela.

"Nous avons réussi à incorporer des biomolécules molles comme l'ADN, des polypeptides et des enzymes pour améliorer la stabilité des cristaux ZIF rigides, " il dit.

"Avant cela, nous avions le problème où l'exosquelette de cristal ZIF se dégradait et les médicaments s'échappaient avant d'atteindre la cible - rendant le médicament inefficace."

"Notre découverte montre que nous pouvons potentiellement encapsuler les molécules thérapeutiques que nous voulons délivrer au corps à l'intérieur des cristaux ZIF. Étonnamment, ces molécules thérapeutiques peuvent stabiliser les cristaux ZIF, pendant ce temps-là, les cristaux ZIF protègent les agents thérapeutiques avant qu'ils n'atteignent le site cible. Il y a donc un bénéfice mutuel."

Ce n'est pas seulement la médecine qui bénéficiera des progrès des chercheurs dans la stabilisation des cristaux ZIF. Les cristaux ZIF ont également des applications comme matériaux d'électrode dans les supercondensateurs, comme matériau de captage du dioxyde de carbone dans les systèmes d'évacuation des gaz non traités, comme membrane de séparation moléculaire pour le traitement de l'eau et dans le tamisage ionique.

"Le concept de liaison composite que nous avons démontré dans les cristaux ZIF est un domaine chaud pour l'investigation théorique et la recherche en ingénierie, " dit le co-auteur Dr Jingwei Hou, qui a travaillé à l'École de génie chimique de l'UNSW avant de rejoindre l'Université de Cambridge.

Il ajoute que le groupe cherchera ensuite à combiner des méthodes d'IA et d'apprentissage automatique avec leurs recherches pour potentiellement étendre les nouvelles connaissances afin d'inclure une plus large gamme de molécules molles et de cristaux poreux.

Les travaux du groupe ont été publiés aujourd'hui dans Chimie .