L'image montre une reconstruction de tomographie au microscope électronique à particule unique, qui révèle qu'un nanodisque chargé de médicament entièrement assemblé (rouge) peut être emballé dans la lumière de la voûte (verte) en tant que méthode viable pour l'administration de médicaments via la voûte. La micrographie électronique à l'arrière-plan montre des voûtes colorées négativement contenant des nanodisques.
(PhysOrg.com) -- Il n'y a aucun doute, les médicaments agissent dans le traitement de la maladie. Mais peuvent-ils mieux fonctionner, et plus sûr ?
Dans les années récentes, les chercheurs ont relevé le défi d'administrer des produits thérapeutiques d'une manière qui augmente leur efficacité en ciblant des cellules spécifiques du corps tout en minimisant leurs dommages potentiels aux tissus sains.
Le développement de nouvelles méthodes qui utilisent des nanomatériaux modifiés pour transporter des médicaments et les libérer directement dans les cellules présente un grand potentiel dans ce domaine. Et tandis que plusieurs de ces systèmes d'administration de médicaments, y compris certains qui utilisent des dendrimères, liposomes ou polyéthylène glycol - ont obtenu l'approbation pour une utilisation clinique, ils ont été entravés par des limitations de taille et l'inefficacité du ciblage précis des tissus.
Maintenant, des chercheurs de l'UCLA ont mis au point un nouveau moyen potentiellement beaucoup plus efficace d'administration ciblée de médicaments à l'aide de la nanotechnologie.
Dans une étude à paraître dans le numéro imprimé du 23 mai de la revue Petit (et actuellement disponible en ligne), ils démontrent la capacité d'emballer des « nanodisques » chargés de médicaments dans des nanoparticules de coffre-fort, capsules nanométriques d'origine naturelle qui ont été conçues pour l'administration de médicaments thérapeutiques. L'étude représente le premier exemple d'utilisation des voûtes vers cet objectif.
L'équipe de recherche de l'UCLA était dirigée par Leonard H. Rome et comprenait ses collègues Daniel C. Buehler et Valerie Kickhoefer du département de chimie biologique de l'UCLA; Daniel B. Toso et Z. Hong Zhou du département de microbiologie de l'UCLA, Immunologie et Génétique Moléculaire; et le California NanoSystems Institute (CNSI) à l'UCLA.
Les nanoparticules Vault se trouvent dans le cytoplasme de toutes les cellules de mammifères et constituent l'un des plus grands complexes ribonucléoprotéiques connus dans la gamme inférieure à 100 nanomètres. Une voûte est essentiellement une nanocapsule en forme de tonneau avec un grand intérieur creux - propriétés qui les rendent mûrs pour l'ingénierie dans des véhicules de livraison de médicaments. La capacité d'encapsuler des composés thérapeutiques à petites molécules dans des chambres fortes est essentielle à leur développement pour l'administration de médicaments.
Les chambres fortes recombinantes sont non immunogènes et ont fait l'objet d'une ingénierie importante, y compris le ciblage des récepteurs de surface cellulaire et l'encapsulation d'une grande variété de protéines.
"Une voûte est une particule de protéine naturelle et donc elle ne cause aucun dommage au corps, " dit Rome, Directeur associé du CNSI et professeur de chimie biologique. "Ces voûtes libèrent lentement des thérapeutiques, comme une passoire, à travers minuscule, trous minuscules, ce qui offre une grande flexibilité pour l'administration des médicaments."
La cavité interne de la nanoparticule de voûte recombinante est suffisamment grande pour contenir des centaines de médicaments, et parce que les voûtes ont la taille de petits microbes, une particule de coffre contenant des médicaments peut facilement être absorbée dans les cellules ciblées.
Dans le but de créer une chambre forte capable d'encapsuler des composés thérapeutiques pour l'administration de médicaments, Le doctorant de l'UCLA, Daniel Buhler, a conçu une stratégie pour conditionner une autre nanoparticule, connu sous le nom de nanodisque (ND), dans la cavité intérieure de la voûte, ou lumière.
"En emballant les ND chargés de médicament dans la lumière de la voûte, le ND et son contenu seraient protégés du support externe, " dit Buehler. " De plus, étant donné le grand intérieur de la voûte, il est concevable que plusieurs ND puissent être emballés, ce qui augmenterait considérablement la concentration localisée du médicament.
Selon le chercheur Zhou, professeur de microbiologie, immunologie et génétique moléculaire et directeur du Centre d'imagerie électronique pour les nanomachines du CNSI, Des études de microscopie électronique et de cristallographie aux rayons X ont révélé que les voûtes endogènes et recombinantes ont une fine enveloppe protéique renfermant un grand volume interne d'environ 100, 000 nanomètres cubes, qui pourrait potentiellement contenir des centaines à des milliers de composés de petit poids moléculaire.
« Ces caractéristiques font des coffres-forts recombinants une cible attrayante pour l'ingénierie en tant que plate-forme d'administration de médicaments, " a déclaré Zhou. "Notre étude représente le premier exemple d'utilisation de coffres-forts dans ce but."
« Les chambres fortes peuvent avoir une large application dans les nanosystèmes en tant que nanocapsules malléables, ", a ajouté Rome.
Les voûtes recombinantes sont conçues pour encapsuler le composé hydrophobe hautement insoluble et toxique acide tout-trans rétinoïque (ATRA) à l'aide d'un complexe lipoprotéique de liaison à la voûte qui forme un nanodisque bicouche lipidique.
