Daniel Simon, professeur agrégé au Laboratoire d'électronique organique, Département des sciences et technologies de l'Université de Linköping. Crédit :Thor Balkhed
Chercheurs de l'Université de Linköping, Suède, ont développé un piège à protons qui rend les pompes à ions électroniques organiques plus précises lors de l'administration de médicaments. La nouvelle technique peut réduire les effets secondaires des médicaments, et à long terme, les pompes à ions peuvent aider les patients présentant des symptômes de maladies neurologiques pour lesquelles des traitements efficaces ne sont pas disponibles. Les résultats ont été publiés dans Avancées scientifiques .
Environ 6 % de la population mondiale souffre de maladies neurologiques telles que l'épilepsie, La maladie de Parkinson, et la douleur chronique. Cependant, les méthodes d'administration de médicaments actuellement disponibles - principalement les comprimés et les injections - placent le médicament dans des endroits où il n'est pas nécessaire. Cela peut entraîner des effets secondaires qui nuisent au patient.
« Les pompes à ions électroniques organiques ont un énorme potentiel d'utilisation dans le traitement et le diagnostic des maladies neurologiques. Elles pourraient fonctionner de la même manière que les pompes à insuline déjà utilisées, mais délivrer le médicament directement dans le système nerveux. Notre découverte la plus récente est un piège à protons qui rend la quantité délivrée encore plus précise, " dit Daniel Simon, professeur agrégé au Laboratoire d'électronique organique, Département des sciences et technologies de l'Université de Linköping.
Le groupe de recherche de Daniel Simon a déjà développé une pompe à ions électronique organique avec des sorties de refoulement aussi petites que 20 x 20 micromètres. Il devrait être possible d'implanter de tels dispositifs pour délivrer des médicaments exactement à l'emplacement souhaité dans le système nerveux. Les scientifiques espèrent qu'il sera possible d'utiliser la pompe à ions pour découvrir et arrêter le développement des symptômes neurologiques avant que le patient ne les remarque.
Des expériences antérieures ont été réalisées sur des tranches de cerveau de souris, en utilisant la substance signal d'origine naturelle GABA (acide gamma aminobutyrique) comme médicament actif. Le GABA est une substance signal inhibitrice naturellement présente dans le cerveau. Lorsque la quantité de GABA augmente, les cellules nerveuses sont moins susceptibles de transférer les impulsions nerveuses à la cellule suivante. Une crise neurologique, comme cela se produit dans l'épilepsie, dans lequel les cellules nerveuses du cerveau deviennent hyperactives, est ainsi empêché. Lorsque la pompe ionique est configurée pour transporter le GABA d'un réservoir d'électrolyte à l'extérieur du corps vers l'emplacement souhaité dans le système nerveux, une petite tension est utilisée, qui "pompe" le GABA chargé positivement à travers un canal de transport. La méthode est connue sous le nom d'électrophorèse. Cependant, ions hydrogène positifs, protons, de la solution d'électrolyte accompagnent le GABA à travers le canal. Cela conduit à un dosage imprécis et à une baisse du pH du tissu (le rendant plus acide), qui peut provoquer des effets secondaires.
Le groupe de recherche de l'Université de Linköping a maintenant amélioré la pompe à ions. En introduisant des pièges à protons le long du canal de transport, le nombre de protons qui passent peut être considérablement réduit. Le piège à protons est constitué de palladium, un métal noble qui réagit facilement et presque exclusivement avec l'hydrogène et capture ainsi les protons chargés positivement. Les pièges à protons permettent à la pompe à ions de délivrer un dosage plus précis du médicament, puisque le potentiel appliqué correspond presque exactement à la quantité de GABA transportée par le processus d'électrophorèse.
« Je pense que dans quelques années, nous verrons des pompes à ions bioélectroniques organiques être utilisées dans le traitement de nombreuses maladies neurologiques. Le piège à protons peut être intégré dans toutes les pompes à ions bioélectroniques organiques, et notre découverte a beaucoup rapproché les applications pratiques, " dit Xenofon Strakosas, scientifique membre du personnel et co-premier auteur avec Maria Seitanidou, post-doctorat, tous deux au Laboratoire d'Electronique Organique, de l'article dans Avancées scientifiques .