(Phys.org) - Des chercheurs ont découvert une méthode qui permet la libération contrôlée d'un agent actif sur la base d'un nanovéhicule magnétique. La recherche, menée par l'EPFL, l'Institut Adolphe Merkle et les Hôpitaux Universitaires de Genève, ouvre de nouvelles possibilités pour le développement de la cible.

Certains médicaments sont toxiques par nature. Par exemple, les médicaments anticancéreux développés pour tuer les cellules malades nuisent également aux cellules saines. Pour limiter les effets secondaires de la chimiothérapie, ce serait un grand pas en avant s'il était possible de libérer un médicament uniquement dans la zone touchée du corps. Dans le cadre du Programme national de recherche "Matériaux intelligents" (PNR 62) - une coopération entre le FNS et la Commission pour la technologie et l'innovation (CTI) - des chercheurs de l'ETH Lausanne, l'Institut Adolphe Merkle et l'Hôpital universitaire de Genève ont découvert une méthode qui pourrait représenter une étape importante vers le développement d'un médicament intelligent de ce type. En combinant leurs connaissances spécialisées dans les domaines des sciences des matériaux, nanomatériaux biologiques et médecine, ils ont pu prouver la faisabilité d'utiliser un nanovéhicule pour transporter des médicaments et les libérer de manière contrôlée.

Ce nanoconteneur est un liposome, qui prend la forme d'une vésicule. Elle a un diamètre de 100 à 200 nanomètres et est 100 fois plus petite qu'une cellule humaine. La membrane de la vésicule est composée de phospholipides et l'intérieur de la vésicule offre de la place pour le médicament. A la surface du liposome, des molécules spécifiques aident à cibler les cellules malignes et à cacher le nanoconteneur au système immunitaire, qui pourrait autrement le considérer comme une entité étrangère et chercher à le détruire. Désormais, les chercheurs n'avaient plus qu'à découvrir un mécanisme pour ouvrir la membrane à volonté.

Effet nano

C'est exactement ce que les chercheurs ont réussi à faire. Comment ont-ils fait ? En intégrant dans la membrane du liposome des nanoparticules d'oxyde de fer superparamagnétique (SPION), qui ne deviennent magnétiques qu'en présence d'un champ magnétique extérieur. Une fois sur le terrain, le SPION chauffe. La chaleur rend la membrane perméable et le médicament est libéré. Les chercheurs ont prouvé la faisabilité d'un tel nano-véhicule en libérant de manière contrôlée une substance colorée contenue dans les liposomes. « On peut vraiment parler de nanomédecine dans ce contexte car, en exploitant le superparamagnétisme, nous exploitons un effet quantique qui n'existe qu'au niveau des nanoparticules, " explique Heinrich Hofmann du Laboratoire de technologie des poudres de l'EPFL. Les SPION sont également un excellent agent de contraste en imagerie par résonance magnétique (IRM). Une simple IRM montre l'emplacement du SPION et permet la libération du médicament une fois qu'il a atteint la cible ciblée. endroit.

Conçu pour la pratique médicale

"Pour maximiser les chances de découvrir un traitement efficace, nous nous sommes concentrés sur les nanoconteneurs, ce qui serait facilement accepté par les médecins, " ajoute Heinrich Hofmann. Cette stratégie limite le champ des possibles. Les liposomes, qui sont déjà utilisés dans un certain nombre de médicaments sur le marché, sont composés de phospholipides naturels qui peuvent également être trouvés dans les membranes des cellules humaines. Pour les ouvrir, chercheurs se sont concentrés sur SPION, qui avait déjà fait l'objet de nombreuses études toxicologiques. Des matériaux plus efficaces ont été ignorés parce que peu ou rien n'était connu sur leurs effets sur les humains. Au niveau de la forme, un autre paramètre important du magnétisme, ils ont choisi de n'utiliser que des nanoparticules sphériques, qui sont considérés comme plus sûrs que les formes fibreuses. L'intensité et la fréquence du champ magnétique nécessaire pour libérer l'agent actif sont compatibles avec la physiologie humaine.

La combinaison de ces paramètres a posé aux chercheurs un autre défi :atteindre une température suffisamment élevée pour ouvrir les liposomes, ils ont été contraints d'augmenter la taille du SPION de 6 à 15 nanomètres. La membrane des vésicules a une épaisseur de seulement 4 à 5 nanomètres. Puis le coup de maître :le groupe de recherche d'Alke Fink à l'Institut Adolphe Merkle a pu regrouper le SPION dans une partie de la membrane. Cela a également facilité la détection par IRM. Avant de commencer les tests in-vivo, les chercheurs ont pour objectif d'étudier plus en détail l'intégration de SPION dans la membrane des liposomes.