Des chercheurs de l'Université de technologie d'Eindhoven et de l'Université d'Utrecht ont découvert les paramètres qui régissent l'encapsulation des médicaments. Cela donne plus de contrôle sur la libération lente et régulière des médicaments chez les patients. De plus, la conception d'encapsulations pour de nouveaux médicaments nécessitera désormais beaucoup moins d'expérimentation, ce qui permet un développement de médicaments plus rapide et moins coûteux. Les chercheurs pensent que ce travail aura un impact significatif sur le domaine biomédical et la conception de futurs médicaments.

De nombreux médicaments sont hydrophobes - ils ne se dissolvent pas bien dans l'eau - ce qui rend problématique l'administration des médicaments aux patients. Une solution possible consiste à encapsuler les médicaments dans de petits emballages hydrophobes (hydrofuges) à l'intérieur et hydrophiles (solubles dans l'eau) à l'extérieur. Les médicaments s'accumuleront à l'intérieur de ces emballages et le transport du médicament dans tout le corps du patient devient beaucoup plus facile. Les conditionnements sont souvent constitués de tensioactifs associés, qui sont approuvés par les produits pharmaceutiques. Lorsqu'il est dissous dans l'eau, une solution physiologique, ou du sang, ces molécules orientent leur partie hydrophobe vers le noyau interne (avec affinité pour les médicaments insolubles) et leur partie hydrophile vers l'extérieur, formant un "paquet" sphérique, appelé une micelle.

Les allées et venues dans une micelle

Le transport de médicaments dans tout le corps de cette manière est possible depuis des décennies, mais ce n'est que maintenant que les chercheurs comprennent quels facteurs dictent exactement où les médicaments à l'intérieur de la micelle se rassemblent. Cette distribution spatiale peut affecter considérablement la vitesse de libération des médicaments à l'intérieur d'un patient. Certains médicaments se concentrent au centre du noyau hydrophobe de la micelle et se libèrent lentement, ce qui est souhaitable pour l'absorption du médicament par un patient. D'autres médicaments se rassemblent à l'interface noyau-enveloppe de la micelle et se libèrent généralement rapidement. Par conséquent, le contrôle de l'emplacement des médicaments dans l'encapsulation micellaire contrôle la vitesse de libération des médicaments.

Utiliser un colorant pour suivre la drogue

Pour rechercher où se rassemblent les médicaments insolubles, les chercheurs ont utilisé le Nile Red, une molécule de colorant qui ressemble à la taille et à la solubilité des médicaments typiques. Le colorant a une propriété très astucieuse :non seulement il absorbe une couleur spécifique de la lumière, mais aussi que la couleur dépend de son environnement. Si le colorant est dissous dans de l'eau pure, il absorbe la lumière d'une couleur différente que s'il y avait aussi de l'alcool dissous dans l'eau. Changer le rapport eau/alcool est un moyen astucieux de simuler un bon solvant ou un mauvais solvant pour le colorant. Ceci est analogue au travail avec un médicament soluble dans l'eau ou un médicament insoluble. En mesurant l'absorption lumineuse, les chercheurs ont pu déterminer la quantité de colorant recueillie au cœur de la micelle et la quantité à l'interface cœur-coquille.

Expériences combinées à des simulations informatiques

Pour confirmer leurs conclusions, les chercheurs ont effectué des simulations informatiques pour déterminer les emplacements des médicaments dissous et la forme de la micelle du copolymère séquencé. Les calculs révèlent la disposition des composants à l'intérieur et à l'extérieur de la micelle, permettant d'évaluer les régions préférées du médicament.

A partir des expériences et des calculs, il a été conclu que la région préférée du médicament à l'intérieur des micelles de copolymère séquencé est principalement déterminée par la concentration et la solubilité des molécules de médicament dans le milieu environnant (eau/milieu physiologique/sang). Si la concentration du médicament est inférieure à la solubilité dans l'eau du solvant, les molécules de médicament se rassemblent à l'interface noyau-enveloppe de la micelle, tandis que si la concentration est supérieure à la solubilité, ils se rassemblent dans le noyau.

Moins d'expérimentations par tâtonnements

La recherche d'aujourd'hui sur l'encapsulation des médicaments est dominée par l'expérimentation par essais et erreurs. Les résultats rapportés dans cette étude permettent un développement plus facile et moins coûteux de médicaments intelligents. Cela aidera à réduire les effets secondaires associés à la thérapie et facilitera la création de traitements thérapeutiques personnalisés où la libération du médicament est ajustée aux besoins individuels du patient.