Les liposomes sont utilisés dans la médecine contemporaine pour transporter et appliquer des médicaments et des gènes dans différentes zones tissulaires du corps. Ce sont de petites molécules lipidiques en forme de bulles, et un candidat attrayant pour la livraison car ils sont composés du même matériau que les membranes cellulaires. Plusieurs types de cancer, par exemple, sont traités par liposomes.

Des liposomes de taille nanométrique amélioreraient remarquablement la précision et l'efficacité de l'administration de médicaments et de gènes. Quelques technologies de ce type existent déjà sur le marché et en usage clinique, mais la livraison spécifique à la cellule est encore une propriété à explorer en nanomédecine.

Sanjeev Ranjan a étudié l'utilisation de nanoparticules de liposomes dans le traitement des troubles de l'oreille interne. Sa thèse de doctorat pour le département de génie biomédical et de science informatique de l'Université Aalto porte sur la fabrication de nanoliposomes, leur utilisation dans l'administration de médicaments et de gènes, et aussi dans les techniques d'imagerie. Avec des recherches plus poussées, Ranjan s'attend à ce que toutes ces propriétés soient combinées en une seule nanoparticule multifonctionnelle.

« Les liposomes sont actuellement les nanoparticules les plus avancées pour l'administration de médicaments et de gènes in vivo. Leur principal problème est qu'elles ne peuvent pas être exactement ciblées sur les cellules souhaitées avec une efficacité élevée. " fait remarquer Ranjan.

Les recherches de Ranjan ont fait partie du projet NanoEar financé par l'UE et couvrant 24 universités. L'OMS a estimé en 2004 qu'au moins 275 millions de personnes souffrent de perte auditive ou de surdité dans le monde. NanoEar vise à fournir des nanoparticules multifonctionnelles pour la thérapie clinique.

Médicaments et gènes appliqués avec une précision de cellule à cellule par les nanoliposomes

Avec la nanotechnologie, un ciblage très précis de la thérapie par liposomes devient possible. Ranjan et ses collègues ont mis au point une nouvelle technique par ultrasons pour la fabrication de nanoparticules de liposomes, qui peut être délivré dans l'oreille interne et à l'intérieur de la cochlée.

« La technique est très rapide, non invasif, il n'y a pas de perte de matériaux, et il peut être utilisé à grande échelle - ce sont tous des avantages par rapport aux nanoliposomes préparés avec d'autres méthodes d'échographie actuellement disponibles, " explique Ranjan.

En thérapie génique, des gènes étrangers sont introduits dans le corps pour corriger les déficiences. Dans l'oreille interne, à l'intérieur de la cochlée, il y a des neurones appelés cellules ciliées, dommages qui entraînent une perte auditive.

Ranjan et ses collègues ont étudié l'administration ciblée de liposomes encapsulés avec les gènes Math1, qui aident les cellules ciliées à survivre. Ils ont conçu des peptides avec modélisation informatique et affichage sur phage et les ont conjugués aux nanoparticules de liposomes à administrer dans la cochlée.

"Les nanoparticules sont introduites dans des récepteurs spécifiques dans des cellules spécifiques, et le nouveau gène encapsulé commencera à s'exprimer dans les cellules.

"Le supplément clinique actuel pour ce type de traitement est un implant cochléaire très coûteux. Notre recherche pourrait rendre le traitement des dommages de la cochlée beaucoup plus abordable et accessible."

Afin de contrôler efficacement le fonctionnement des particules, des techniques de visualisation sont nécessaires. Ranjan a étudié l'applicabilité de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) aux nanoliposomes. Les particules peuvent être suivies par IRM en les marquant avec des substances de visualisation.

"Il est crucial pour les médecins de pouvoir visualiser l'oreille interne. Il n'y a aucun moyen d'imager directement l'intérieur de la cochlée, qui se trouve à l'intérieur des structures osseuses du crâne. Nous avons développé des nanoparticules qui peuvent être imagées par IRM dans la cochlée."

Des nanoparticules multifonctionnelles pour faire une rupture dans la nanomédecine ?

Toutes les propriétés étudiées par Ranjan dans les nanoliposomes – administration ciblée de médicaments et de gènes et traçabilité par IRM – pourraient être combinées en une nanoparticule multifonctionnelle.

"Ils sont très demandés en nanomédecine. Les particules contenant des agents de contraste IRM que nous avons conçues sont un pas vers la réalisation de la multifonctionnalité."

La recherche sur la fabrication de nanoparticules multifonctionnelles est bien avancée dans le groupe de recherche de Ranjan. Ranjan et son superviseur, le professeur Paavo Kinnunen, envisagent de lancer une entreprise pour commercialiser leurs recherches sur un produit à usage clinique.

"Nous sommes déjà très avancés dans la technologie et avec notre prototype du produit, " confirme le professeur Kinnunen.