La délivrance de médicaments de manière sûre et précise est d'un grand intérêt pour les chercheurs et, bien sûr, aux personnes qui en ont besoin. Il en va de même pour la restauration de la fonction des parties du corps endommagées. Jin K. Montclare, professeur agrégé de génie chimique et biomoléculaire à la NYU Tandon School of Engineering, a fait un grand pas vers la réalisation de ces deux objectifs.

Son laboratoire a récemment développé un polymère protéique, en particulier un copolymère tribloc protéiné, qui peut s'auto-assembler en hydrogels, réseaux absorbants de chaînes polymères naturelles ou synthétiques. Comme détaillé dans un article publié dans Biomacromolécules , ces matériaux peuvent ensuite être utilisés pour acheminer des médicaments vers une partie du corps ciblée, comme un genou; et en médecine régénérative et ingénierie tissulaire, qui utilise des cellules, ingénierie, et biochimiques pour améliorer ou remplacer les cellules humaines, tissus, ou organes.

La partie la plus remarquable de son travail, elle dit, "essaye de former des hydrogels. Ce n'est pas une mince affaire." Les scientifiques ont déjà réussi à fabriquer des hydrogels à partir de polymères synthétiques; en revanche, ceux conçus dans le Montclare Lab for Protein Engineering and Design sont dérivés de la nature et sont biodégradables. Les hydrogels protéiques modifiés présentent de nombreux avantages potentiels :ce sont d'excellents biomatériaux car ils sont flexibles en termes de forme et de taille, et dans le cas des hydrogels de Montclare, ils peuvent se lier à une petite molécule ou à un médicament, le protégeant ainsi de la dégradation.

Après avoir fait les protéines, Montclare a ajouté de la curcumine, un composé chimique naturel présent dans le curcuma, ce qui peut réduire l'enflure et aider à soulager la douleur et l'inflammation, ainsi que servir à lutter contre les cancers. Les ingrédients se sont ensuite auto-assemblés en un gel qui a encapsulé la curcumine.

« Les nôtres sont les premiers hydrogels protéiques dotés d'une intégrité mécanique conçue pour pouvoir encapsuler spécifiquement des médicaments, ce qui les rapproche de leur utilisation dans des applications biomédicales, " dit Montclare. Parce que ce sont des gels mous, ils sont potentiellement injectables et peuvent être perfusés avec des agents thérapeutiques ou des cellules qui pourraient remplacer la chirurgie et soulager la douleur. "Cela pourrait révolutionner le traitement, " ajoute-t-elle. " C'est des années plus tard, mais c'est là que se dirige mon esprit." Les hydrogels pourraient être particulièrement utiles pour réparer le cartilage endommagé, un effet douloureux de l'arthrose, qui touche environ 30 millions d'Américains, un nombre qui devrait plus que doubler d'ici 2040.

Une autre utilisation potentielle des hydrogels protéiques est la thérapie génique, où les gènes normaux remplacent les gènes manquants ou défectueux comme moyen de corriger les troubles génétiques. Les hydrogels pourraient éventuellement piéger des gènes et des acides nucléiques et les utiliser pour traiter des problèmes génétiques. Cela demandera plus de recherche, note Montclare, parce que le matériel avec lequel ils travaillent actuellement est neutre et devrait être chargé positivement pour interagir avec l'acide nucléique chargé négativement pour que la thérapie génique fonctionne.

Les prochaines étapes de son laboratoire comprennent la culture de types spécifiques de cellules pour voir s'ils peuvent être utilisés pour des échafaudages afin de développer un tissu particulier. Le but est de pouvoir faire pousser des gels compatibles en fermeté ou en intégrité mécanique avec la partie du corps qu'ils visent, comme le cartilage.