(Phys.org) — Des chercheurs allemands ont développé un schéma pour la préparation de nanoparticules qui offrent un système très polyvalent pour l'administration ciblée de médicaments directement dans divers types de cellules tumorales.

Les nanoparticules ont des dimensions de quelques millionièmes de millimètre, et sont donc assez petits pour conquérir les cellules. Cette propriété ouvre de nouvelles opportunités dans la lutte contre le cancer, qui font actuellement l'objet de recherches intensives. Une équipe LMU dirigée par le professeur Christoph Bräuchle et le professeur Thomas Bein a maintenant développé une plate-forme hautement adaptable pour la production de nanoparticules pouvant être utilisées comme "nanoferries" pour la livraison ciblée d'une gamme de cargaisons de médicaments à divers types de cellules cancéreuses. Le système est décrit dans un article qui vient de paraître dans la revue Lettres nano .

Par dessus tout, la nouvelle approche permet de fabriquer des nanoparticules conçues sur mesure pour des tâches particulières. "Les particules peuvent être facilement chargées avec une variété d'agents chimiques et équipées d'étiquettes reconnues par des types de cellules spécifiques. Ainsi, ils se lient spécifiquement à certaines cellules cancéreuses et ne libèrent leur cargaison qu'après absorption par la cellule, " dit Christoph Bräuchle qui, comme son collaborateur Thomas Bein, est membre de la Nanosystems Initiative Munich (NIM), un pôle d'excellence. Le système fournit ainsi un moyen de transporter des médicaments anticancéreux directement et spécifiquement dans les cellules tumorales.

L'utilisation de telles nanoparticules comme véhicules de livraison garantit que leur cargaison n'exerce son effet qu'à l'intérieur des cellules ciblées. Les composés utilisés en chimiothérapie anticancéreuse sont souvent très toxiques pour de nombreux types cellulaires, le ciblage est donc crucial si l'on veut minimiser les dommages collatéraux aux cellules témoins saines. Un ciblage efficace réduit ainsi significativement le risque d'effets secondaires graves, tout en permettant de réduire la dose requise pour une réponse clinique significative.

Systèmes de fret intelligents

Les nanoparticules intelligentes capables d'administrer des médicaments ciblés doivent remplir un certain nombre de critères. Ils doivent avoir une grande capacité de chargement, et ils ont besoin d'une enveloppe compatible avec les membranes biologiques et pouvant présenter des ligands qui se lient à des récepteurs spécifiques sur les cellules cibles. Une fois les particules entrées dans la cellule, ils doivent être stimulés par une sorte de signal pour libérer leur cargaison chimique. "Il est extrêmement difficile de concevoir une particule qui répond à tous ces critères à la fois. Mais nous avons maintenant développé un système qui, en principe, atteint cet objectif, et fournit une plate-forme généralement applicable qui est compatible avec différentes cargaisons et cellules cibles, " dit Thomas Bein.

Le système est basé sur des nanoparticules de dioxyde de silicium mésoporeux, qui peuvent être biodégradés en toute sécurité et dont les pores offrent un grand volume de stockage pour la cargaison. Un photosensibilisateur est fixé à la surface des particules, et la cargaison de drogue est chargée dans les pores. Chaque particule est ensuite enfermée dans une bicouche lipidique semblable à la membrane plasmique d'une cellule typique. Un ligand reconnu par des récepteurs trouvés sur des types spécifiques de cellules cancéreuses est ensuite inséré dans la bicouche. Dans le nouveau travail, l'équipe a testé des ligands spécifiques des cellules d'hépatome ou de cancer du col de l'utérus. L'activation du photosensibilisateur à lumière rouge entraîne une rupture de l'enveloppe lipidique et donc une libération de cargaison.

« Que le photosensibilisateur réagisse à la lumière rouge plutôt qu'à la lumière bleue utilisée dans les expériences précédentes, est une avancée importante. La lumière rouge est moins toxique pour les cellules et pénètre plus profondément dans les tissus, " dit Veronika Weiss, dont la contribution à l'étude fera partie de sa thèse de doctorat. Sa collègue Alexandra Schmidt ajoute :« Un autre point critique est que le photosensibilisateur est lié directement au support du médicament, de sorte que ses effets soient localisés au voisinage immédiat de la nanoparticule elle-même, et n'ont pas d'impact destructeur sur de plus grandes régions de l'intérieur de la cellule."

La nouvelle étude représente une étape supplémentaire pour un partenariat à long terme très fructueux. En 2010, la même collaboration a développé la méthode de base pour déclencher la libération de la cargaison des nanoparticules après leur absorption par les cellules cibles.