Les charpentes organiques métalliques stables sont appréciées pour leur capacité à capturer le dioxyde de carbone ou à récupérer l'eau atmosphérique, mais les chercheurs de l'U-M ont développé une utilisation pour les structures organiques métalliques instables :en tant que système d'administration de médicaments.

Quatre-vingt-dix pour cent des médicaments en développement ne se dissolvent pas bien ou pas du tout dans le corps, selon une étude de 2012. Charpentes organiques métalliques, ou MOF, sont rigides, structures poreuses composées de métal lié par des ligands organiques. Lors de la recherche de MOF instables, Le chimiste de l'UM Adam Matzger s'est rendu compte qu'ils pourraient fonctionner comme un système d'administration pour ce type de médicaments.

"Cela nous a frappé que pendant que tout le monde tournait pour des MOF stables, nous pourrions utiliser ce que nous avions appris sur l'instabilité des MOF pour obtenir une substance dégradable qui libérerait rapidement des médicaments. C'était une découverte vraiment inattendue, " dit Matzger, le professeur de chimie Charles G. Overberger Collegiate et professeur de science et d'ingénierie macromoléculaires.

Le système d'administration MOF tire parti d'une stratégie d'administration de médicaments insolubles, dit Matzger. La stratégie est de les livrer sous une forme amorphe, ce qui signifie que les médicaments sont empêchés de cristalliser. Une fois que les composés médicamenteux se cristallisent, ils deviennent moins solubles et donc moins biodisponibles, ce qui signifie que moins de médicament passe dans la circulation sanguine.

Les MOF sont capables de maintenir ces médicaments dans un état amorphe en raison de leur structure poreuse. MOF-5 en particulier ressemble à un ensemble de cubes empilés les uns sur les autres :imaginez une grille 3D qui se répète à l'infini. Lorsque les chercheurs chargent un médicament dans cette grille, les pores du MOF compartimentent les molécules médicamenteuses, maintenir le composé dans l'état amorphe souhaité.

Les chercheurs ont déjà utilisé des polymères pour maintenir des composés médicamenteux dans un état amorphe, mais les molécules médicamenteuses pourraient encore migrer et cristalliser dans le polymère, qui affecte la solubilité et donc la quantité de médicament biodisponible. Parce que le MOF maintient rigidement les molécules de médicament à part mais se décompose rapidement, le dosage du médicament est facilement contrôlé, dit Matzger. Le composé lui-même passe dans la circulation sanguine, tandis que le MOF se décompose dans le corps.

Les chercheurs, qui incluent le boursier postdoctoral Kuthuru Suresh, décidé d'utiliser MOF-5 pour plusieurs raisons. D'abord, son composant métallique est le zinc, un métal à faible toxicité utilisé dans de nombreux suppléments, et le composant organique est un acide appelé acide téréphtalique. Seconde, MOF-5 est relativement instable, ce que les chercheurs ont démontré dans des travaux distincts qui ont examiné la stabilité de différents MOF.

"Ce que nous faisons ici, c'est augmenter la solubilité tout en garantissant la stabilité du dosage, " Matzger a déclaré. "Cette approche est relativement universelle. Nous le montrons pour trois médicaments, mais le fait que les pores soient trop petits pour permettre à un cristal de se former va être vrai pour tous les médicaments."