Environ la moitié de tous les médicaments pour les maladies chroniques ne sont pas pris comme prescrits, coûtant au système de santé américain plus de 100 milliards de dollars en séjours hospitaliers évitables chaque année.

Cette non-conformité est encore plus importante dans le monde en développement, où les budgets des soins de santé sont chroniquement surchargés et les patients traités pour des maladies telles que le paludisme doivent prendre plusieurs médicaments avec des schémas posologiques complexes.

Pour aider à garantir que les patients reçoivent leur traitement complet, des chercheurs du MIT et du Brigham and Women's Hospital ont développé un nouvel ensemble de matériel d'administration de médicaments, qui peut résider dans l'estomac jusqu'à neuf jours, libérant lentement leur dose de médicament.

Les matériaux, que les chercheurs décrivent dans un article publié aujourd'hui dans la revue Communication Nature , sont connus sous le nom d'hydrogels résistants déclenchables (TTH), selon Robert Langer, le professeur de l'Institut David H. Koch au MIT et membre de l'Institut Koch du MIT pour la recherche intégrative sur le cancer.

"L'un des plus gros problèmes dans les soins de santé est la non-conformité, les gens ne prennent tout simplement pas leurs médicaments, " dit Langer, qui est l'un des co-auteurs principaux de l'article. "Nous avons travaillé avec la Fondation Bill et Melinda Gates pour développer des capsules ultra-durables, qui peut durer pendant toute la durée d'un traitement, ou pourrait être pris une fois par semaine ou une fois par mois, selon l'appareil."

Développer une capsule qui ne traverse pas rapidement le corps, mais peut à la place résider dans le tractus gastro-intestinal (GI) pendant de longues périodes, n'est pas une tâche facile, puisque tout matériau doit être capable de résister aux forces de compression considérables dans l'estomac.

Tout dispositif de ce type doit également être suffisamment petit pour être avalé confortablement, mais suffisamment grand pour éviter d'être expulsé de l'estomac et dans les intestins à travers une région connue sous le nom de pylore, dit Giovanni Traverso, un affilié de recherche à l'Institut Koch, gastro-entérologue et ingénieur biomédical au Brigham and Women's Hospital, et le co-auteur principal de l'article.

Quoi de plus, il doit être possible de déclencher l'autodestruction de l'appareil, en cas de réaction allergique à, ou des effets secondaires indésirables de, le gel ou le médicament administré.

À cette fin, les chercheurs ont commencé à étudier l'utilisation d'hydrogels, gels polymères à forte teneur en eau, leur donnant la capacité de gonfler lorsqu'elles sont hydratées.

Les capsules faites à partir de l'hydrogel à l'état déshydraté pourraient être avalées par le patient; ils gonfleraient alors en entrant dans l'estomac, pour les empêcher de traverser le pylore.

Cependant, hydrogels, qui sont typiquement formés d'un réseau unique de chaînes polymères réticulées, ont tendance à être assez doux, et ils n'ont pas la force de résister aux forces de compression.

Les chercheurs ont donc plutôt utilisé deux réseaux polymères entrelacés, pour construire un plus fort, matériau plus résistant. "Il y a deux réseaux. L'un est composé d'alginate, un matériau dérivé d'algues, et l'autre est le polyacrylamide, un polymère largement utilisé, " dit Traverso.

Deux types de liaison chimique sont réticulés au sein de ces réseaux entrelacés, qui peuvent être dissous à la demande en utilisant des composés déclencheurs biocompatibles.

Le réseau polyacrylamide est réticulé par des liaisons disulfures, qui peut être dissous en utilisant le glutathion antioxydant. Le réseau alginate, en revanche, est réticulé par des liaisons ioniques, qui peut être dissous avec un produit chimique connu sous le nom d'EDTA (acide éthylènediaminetétraacétique), qui est utilisé comme conservateur dans certains aliments et comme traitement contre l'empoisonnement au mercure et au plomb.

De cette façon, si le dispositif à capsule doit être retiré rapidement de l'estomac, le patient peut simplement avaler les composés antidotes, déclencher la rupture du matériau et lui permettre de traverser le corps en toute sécurité.

Lorsque les chercheurs ont testé la résistance mécanique des matériaux, ils ont trouvé qu'ils étaient assez robustes pour résister à la fracture, même sous la pression d'une lame de rasoir.

Ils ont ensuite testé des dispositifs construits à partir des matériaux dans de grands modèles animaux, où ils ont découvert qu'ils étaient capables de résister aux forces dans l'estomac pendant plus de sept jours, selon l'auteur principal de l'article, Jinyao Liu, un post-doctorant du MIT.

Finalement, ils ont testé le potentiel de l'appareil en tant que système d'administration de médicaments, en le chargeant de luméfantrine antipaludique. Ils ont choisi ce médicament car la non-adhérence aux médicaments est un problème particulier dans le traitement des cas de paludisme dans les pays en développement.

Ils ont découvert que l'appareil était capable de libérer la luméfantrine de manière contrôlée, sur une période de jours.

Les chercheurs prévoient maintenant d'effectuer d'autres travaux sur la vitesse de libération du médicament à partir des capsules, et d'étudier d'autres applications pour les matériaux, comme dans l'intervention de perte de poids et l'ingénierie tissulaire.