Une équipe de scientifiques a créé des particules qui reflètent étroitement certaines des propriétés clés des globules rouges, potentiellement aider à ouvrir la voie au développement du sang synthétique.
La nouvelle découverte - décrite dans une étude apparaissant dans la première édition en ligne du Actes de l'Académie nationale des sciences durant la semaine du 10 janvier, 2011 – pourrait également conduire à des traitements plus efficaces pour des conditions médicales potentiellement mortelles telles que le cancer.
Les chercheurs de l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill ont utilisé une technologie connue sous le nom de PRINT (Particle Replication in Non-wetting Templates) pour produire des particules d'hydrogel très molles qui imitent la taille, forme et souplesse des globules rouges, permettant aux particules de circuler dans le corps pendant de longues périodes de temps.
Des tests sur la capacité des particules à remplir des fonctions telles que le transport d'oxygène ou le transport de médicaments thérapeutiques n'ont pas été effectués, et ils ne restent pas dans le système cardiovasculaire aussi longtemps que de vrais globules rouges.
Cependant, les chercheurs pensent que les résultats – en particulier en ce qui concerne la flexibilité – sont importants car les globules rouges se déforment naturellement pour passer à travers les pores microscopiques des organes et des vaisseaux sanguins étroits. Au cours de leur durée de vie de 120 jours, les vraies cellules deviennent progressivement plus rigides et finissent par être filtrées hors de la circulation lorsqu'elles ne peuvent plus se déformer suffisamment pour passer à travers les pores de la rate. À ce jour, les tentatives pour créer des imitations efficaces des globules rouges ont été limitées car les particules ont tendance à être rapidement filtrées hors de la circulation en raison de leur rigidité.
Au-delà de se rapprocher de la production de sang entièrement synthétique, les résultats pourraient affecter les approches de traitement du cancer. Les cellules cancéreuses sont plus molles que les cellules saines, leur permettant de se loger à différents endroits du corps, conduisant à la propagation de la maladie. Les particules chargées de médicaments anticancéreux qui peuvent rester en circulation plus longtemps peuvent ouvrir la porte à des approches de traitement plus agressives.
"La création de particules pour une circulation prolongée dans la circulation sanguine a été un défi important dans le développement de systèmes d'administration de médicaments depuis le début, " dit Joseph DeSimone, Doctorat., le co-investigateur principal de l'étude, Éminent professeur de chimie du chancelier au Collège des arts et des sciences de l'UNC, membre du Lineberger Comprehensive Cancer Center de l'UNC et William R. Kenan Jr. Distinguished Professor of Chemical Engineering à la N.C. State University. "Bien que nous devions considérer la déformabilité des particules avec d'autres paramètres lorsque nous étudions le comportement des particules dans le corps humain, nous pensons que cette étude représente un véritable changeur de jeu pour l'avenir de la nanomédecine."
Tchad Mirkin, Doctorat., George B. Rathmann professeur de chimie à la Northwestern University, a déclaré que la capacité d'imiter les processus naturels d'un corps à des fins médicinales était un objectif de longue date mais évasif pour les chercheurs. "Ces résultats sont importants car la capacité de synthétiser de manière reproductible des particules à l'échelle du micron avec une déformabilité réglable qui peut se déplacer à travers le corps sans restriction comme le font les globules rouges, ouvre la porte à une nouvelle frontière dans le traitement de la maladie, " dit Mirkin, qui est également membre du Conseil des conseillers du président Obama sur la science et la technologie et directeur de l'Institut international de nanotechnologie de Northwestern.
Les chercheurs de l'UNC ont conçu le matériau hydrogel pour l'étude afin de fabriquer des particules de rigidité variable. Puis, en utilisant la technologie PRINT — une technique inventée dans le laboratoire de DeSimone pour produire des nanoparticules avec un contrôle sur la taille, forme et chimie - ils ont créé des moules, qui ont été remplis de la solution d'hydrogel et traités pour produire des milliers de disques ressemblant à des globules rouges, chacun un simple 6 micromètres de diamètre.
L'équipe a ensuite testé les particules pour déterminer leur capacité à circuler dans le corps sans être filtrées par divers organes. Testé sur des souris, les particules les plus souples duraient 30 fois plus longtemps que les plus rigides :les particules les moins souples disparaissaient de la circulation avec une demi-vie de 2,88 heures, contre 93,29 heures pour les plus flexibles. La rigidité a également influencé l'endroit où les particules se sont finalement retrouvées :les particules plus rigides avaient tendance à se loger dans les poumons, mais pas les particules les plus flexibles; au lieu, ils ont été enlevés par la rate, l'organe qui élimine généralement les vieux vrais globules rouges.
