Les oxydants présents dans les organismes vivants sont des sous-produits du métabolisme et sont essentiels à la cicatrisation et à l'immunité. Cependant, lorsque leurs concentrations deviennent trop élevées, une inflammation et des lésions tissulaires peuvent survenir. Les ingénieurs de l'Université de l'Illinois ont développé et testé un nouveau système d'administration de médicaments qui détecte les niveaux élevés d'oxydants et réagit en administrant juste la bonne quantité d'antioxydants pour rétablir cet équilibre délicat.

Les résultats sont publiés dans la revue Petit .

De nombreux produits pharmaceutiques comprennent des polymères et des particules spécialisés qui contrôlent le moment ou la concentration du médicament libéré une fois administré, les chercheurs ont dit. Cependant, ces additifs peuvent entraver la cristallisation pendant la phase de fabrication de certains médicaments, comme les antioxydants, les faisant se dissoudre dans l'organisme de manière incontrôlée.

« Nous avons vu ici une opportunité de développer un type différent de système d'administration de médicaments qui pourrait détecter le niveau d'oxydant dans un système et réagir en administrant un antioxydant au besoin, ", a déclaré Hyunjoon Kong, professeur d'ingénierie chimique et biomoléculaire et co-auteur de l'étude.

Kong et son équipe ont trouvé un moyen d'assembler des cristaux de catéchine, l'antioxydant vert vif présent dans le thé vert, à l'aide d'un polymère capable de détecter lorsque les concentrations d'oxydant deviennent trop élevées. Les chercheurs ont testé la réactivité du polymère contenant des cristaux de catéchine résultant dans le crustacé planctonique d'eau douce Daphnia magna, la puce d'eau.

"La fréquence cardiaque est une indication de la mesure dans laquelle les produits chimiques potentiellement toxiques influencent la physiologie des puces d'eau, " a déclaré Kong. " Les daphnies sont souvent utilisées pour surveiller les impacts environnementaux sur les systèmes écologiques, et parce que leur cœur est semblable à celui des vertébrés, ils sont également utilisés pour évaluer l'efficacité des médicaments cardioprotecteurs."

Les chercheurs ont exposé les daphnies à de l'eau contaminée par des concentrations sublétales du peroxyde d'hydrogène oxydant naturel tout en surveillant leur fréquence cardiaque. Ils ont constaté que la fréquence cardiaque moyenne des daphnies est passée de 348 à 290 et 277 battements par minute, en fonction de la concentration de peroxyde d'hydrogène utilisée.

Lorsque l'équipe a ajouté le nouveau cristal de catéchine assemblé avec du polymère à l'expérience, les puces d'eau ont finalement récupéré une fréquence cardiaque proche de la normale.

Au-delà des utilisations pharmaceutiques potentielles du nouveau polymère, Le groupe de Kong étudie son utilisation pour réduire l'impact des produits chimiques hautement oxydants dans les cours d'eau naturels.

"Le peroxyde d'hydrogène est souvent utilisé pour nettoyer l'eau polluée par un excès d'algues, et cela soulève des inquiétudes quant à la façon dont l'oxydant peut affecter les organismes vivants dans l'eau, ", a-t-il déclaré. "Nous pensons que ce nouveau système de distribution d'antioxydants pourrait être utilisé pour résoudre le problème des eaux naturelles suroxydées."

Les chercheurs prévoient de poursuivre le développement du polymère à des fins pharmaceutiques et environnementales. "Cette étude a prouvé un concept, mais nous avons plus de travail à faire, ", a déclaré Kong. "La sécurité du polymère spécifique que nous avons utilisé, le diséléniure de polyéthylèneimine, suscite des inquiétudes, mais nous nous approchons de la recherche d'un remplacement viable."