(PhysOrg.com) -- Des chercheurs de l'Université de Washington à St. Louis ont développé une nanocage en or recouverte de polymère qui non seulement s'ouvre en réponse à la lumière pour libérer une petite quantité d'une charge utile de médicament, mais se ferme ensuite lorsque la lumière est éteinte, laissant ce nanodispositif prêt à administrer une autre dose de médicament sur commande. Libérer des quantités soigneusement titrées d'un médicament uniquement à proximité du tissu qui est la cible prévue du médicament, ce système d'administration a le potentiel de maximiser les effets bénéfiques d'un médicament tout en minimisant ses effets secondaires.

Ce travail, dirigé par Younan Xia, Doctorat., a été publié dans la revue Matériaux naturels .

La clé de la réactivité de la nanocage à la lumière réside dans un phénomène physique connu sous le nom de résonance plasmonique de surface. Certains des électrons de la nanocage d'or ne sont pas ancrés à des atomes individuels mais forment à la place un gaz d'électrons flottant librement. La lumière tombant sur ces électrons peut les conduire à osciller comme un seul. Cette oscillation collective, le plasmon de surface, se produit à une longueur d'onde particulière, ou couleur, cela dépend de l'épaisseur des parois de la cage. Au fur et à mesure que l'or se dépose sur les cages et que leurs parois s'épaississent, une suspension de nanocages passe du rouge aux longueurs d'onde du proche infrarouge. Les tissus biologiques sont largement transparents à la lumière proche infrarouge.

La résonance plasmonique de surface comporte en fait deux parties. A la fréquence de résonance, la lumière peut être dispersée hors des cages, absorbé par eux, ou une combinaison de ces deux processus. C'est le composant d'absorption que les scientifiques exploitent pour ouvrir et fermer les nanocages. Comme les nanocages absorbent la lumière, ils deviennent chauds, déclenchant un changement dans un polymère spécial qui réagit à la chaleur d'une manière intéressante. Le polymère, poly(N-isopropylacrylamide), et ses dérivés ont ce qu'on appelle une température critique. Lorsqu'ils atteignent cette température, ils subissent une transformation appelée changement de phase.

Si la température est inférieure à la température critique, les chaînes polymères aiment l'eau et ressortent de la cage comme des brosses. Les brosses scellent les pores de la cage et empêchent sa cargaison de s'échapper. Mais comme la cage en or réagit à la lumière et se réchauffe au-dessus de la température critique, les chaînes polymères évitent l'eau, rétrécir ensemble et s'effondrer. Comme ils rétrécissent, les pores de la cage s'ouvrent, libérer son contenu. La quantité de médicament qui se diffuse hors des cages dépend de la durée pendant laquelle les cages restent chaudes, qui à son tour dépend de la durée pendant laquelle la lumière les éclaire.

Pour que ce processus d'ouverture et de fermeture soit médicalement utile, les chercheurs ont adapté la température critique du polymère pour qu'elle tombe au-dessus de la température corporelle (37 °C) mais bien en dessous de 42 °C, la température à laquelle la chaleur commencerait à tuer les cellules. Des tests avec des nanocages chargées de doxorubicine ont montré que la lumière déclenchait la libération du médicament comme prévu, déclenchant la mort des cellules cancéreuses du sein en culture.

Ce travail est détaillé dans un article intitulé, "Nanocages en or recouverts de polymères intelligents pour une libération contrôlée avec une lumière proche infrarouge." Un résumé de cet article est disponible sur le site Web de la revue.

Fourni par National Cancer Institute (actualité :web)