"C'est une nouvelle façon d'éliminer les toxines de la circulation sanguine, " dit Liangfang Zhang, un professeur de nano-ingénierie à la UC San Diego Jacobs School of Engineering et l'auteur principal de l'étude. "Au lieu de créer des traitements spécifiques pour les toxines individuelles, nous développons une plateforme capable de neutraliser les toxines causées par un large éventail d'agents pathogènes, y compris le SARM et d'autres bactéries résistantes aux antibiotiques, ", a déclaré Zhang. Le travail pourrait également conduire à des thérapies non spécifiques à l'espèce pour les morsures de serpents venimeux et les piqûres d'abeilles, ce qui augmenterait la probabilité que les prestataires de soins de santé ou les personnes à risque aient accès à des traitements vitaux lorsqu'ils en ont le plus besoin.

Les chercheurs visent à traduire ces travaux en thérapies approuvées. "L'une des premières applications que nous visons serait un traitement anti-virulence pour le SARM. C'est pourquoi nous avons étudié l'une des toxines les plus virulentes du SARM dans nos expériences, " dit " Jack " Che-Ming Hu, le premier auteur sur le papier. Hu, maintenant chercheur post-doctoral dans le laboratoire de Zhang, a obtenu son doctorat. en bio-ingénierie de l'UC San Diego en 2011.

Des aspects de ce travail seront présentés le 18 avril à Research Expo, l'événement annuel de recherche et de réseautage des étudiants diplômés de la UC San Diego Jacobs School of Engineering.

Les nanoéponges comme leurres

Afin d'échapper au système immunitaire et de rester en circulation dans le sang, les nanoéponges sont enveloppées dans des membranes de globules rouges. Cette technologie d'occultation des globules rouges a été développée dans le laboratoire de Liangfang Zhang à l'UC San Diego. Les chercheurs ont précédemment démontré que des nanoparticules déguisées en globules rouges pouvaient être utilisées pour administrer des médicaments anticancéreux directement à une tumeur. Zhang a également un poste de professeur au UC San Diego Moores Cancer Center.

Les globules rouges sont l'une des principales cibles des toxines formant des pores. Quand un groupe de toxines pique toutes la même cellule, former un pore, des ions incontrôlés se précipitent et la cellule meurt.

Les nanoéponges ressemblent à des globules rouges, et servent donc de leurres de globules rouges qui collectent les toxines. Les nanoéponges absorbent les toxines nocives et les détournent de leurs cibles cellulaires. Les nanoéponges avaient une demi-vie de 40 heures dans les expériences des chercheurs chez la souris. Finalement, le foie a métabolisé en toute sécurité à la fois les nanoéponges et les toxines séquestrées, le foie ne subissant aucun dommage discernable.

Chaque nanoéponge a un diamètre d'environ 85 nanomètres et est constituée d'un noyau de polymère biocompatible enveloppé dans des segments de membranes de globules rouges.

L'équipe de Zhang sépare les globules rouges d'un petit échantillon de sang à l'aide d'une centrifugeuse, puis place les cellules dans une solution qui les fait gonfler et éclater. libérant de l'hémoglobine et laissant la peau des globules rouges derrière. Les peaux sont ensuite mélangées avec les nanoparticules en forme de boule jusqu'à ce qu'elles soient recouvertes d'une membrane de globules rouges.

Une seule membrane de globules rouges peut fabriquer des milliers de nanoéponges, qui sont 3, 000 fois plus petit qu'un globule rouge. Avec une seule dose, cette armée de nanoéponges inonde le sang, surpassant en nombre les globules rouges et interceptant les toxines.

Sur la base d'expériences en éprouvette, le nombre de toxines que chaque nanoéponge pouvait absorber dépendait de la toxine. Par exemple, environ 85 toxine alpha-hémolysine produite par le SARM, 30 toxines stretpolysine-O et 850 monomères de mélittine, qui font partie du venin d'abeille.

Chez la souris, administering nanosponges and alpha-haemolysin toxin simultaneously at a toxin-to-nanosponge ratio of 70:1 neutralized the toxins and caused no discernible damage.

One next step, disent les chercheurs, is to pursue clinical trials.