(Phys.org) - Dans une nouvelle étude, un revêtement « bioadhésif » développé à l'Université Brown a considérablement amélioré l'absorption intestinale dans la circulation sanguine de nanoparticules qui pourraient un jour transporter des médicaments protéiques tels que l'insuline. Une telle mesure est nécessaire pour les médicaments pris par voie orale, plutôt que injecté directement dans le sang.

Pour les médicaments à base de protéines tels que l'insuline à prendre par voie orale plutôt qu'injecté, les bio-ingénieurs doivent trouver un moyen de les transporter en toute sécurité de l'estomac vers l'intestin grêle où ils peuvent être absorbés et distribués par la circulation sanguine. Les progrès ont été lents, mais dans une nouvelle étude, les chercheurs rapportent une avancée technologique importante :ils montrent qu'un revêtement « bioadhésif » a considérablement augmenté l'absorption intestinale des nanoparticules de polymère chez le rat et que les nanoparticules ont été délivrées aux tissus autour du corps d'une manière qui pourrait potentiellement être contrôlée.

« Les résultats de ces études soutiennent fortement l'utilisation de polymères bioadhésifs pour améliorer l'absorption des nano- et microparticules de l'intestin grêle pour l'administration orale de médicaments, " ont écrit les chercheurs du Journal de la libération contrôlée , dirigé par l'auteur correspondant Edith Mathiowitz, professeur de sciences médicales à l'Université Brown.

Mathiowitz, qui enseigne au département de pharmacologie moléculaire de Brown, Physiologie, et biotechnologie, travaille depuis plus d'une décennie pour développer des revêtements bioadhésifs qui peuvent faire en sorte que les nanoparticules adhèrent à la muqueuse de l'intestin afin qu'elles soient absorbées dans ses cellules épithéliales et transférées dans la circulation sanguine. L'idée est que les médicaments à base de protéines seraient transportés dans les nanoparticules.

Dans la nouvelle étude, qui est apparu en ligne le 21 juin, Mathiowitz a mis l'un de ses revêtements les plus prometteurs, un produit chimique appelé PBMAD, à l'épreuve à la fois sur la paillasse et sur des modèles animaux. Mathiowitz et ses collègues ont déposé un brevet lié à l'œuvre, qui serait affecté à l'Université Brown.

Dans des expériences antérieures, Mathiowitz et son groupe ont montré non seulement que le PBMAD a des propriétés bioadhésives, mais aussi qu'il résiste à l'environnement acide de l'estomac puis se dissout dans le pH plus élevé de l'intestin grêle.

Adhérer, absorber, arrivée

Les résultats récemment publiés se sont concentrés sur la question du nombre de particules, revêtus ou non de PBMAD, serait absorbé par l'intestin et distribué aux tissus. Pour un suivi plus facile dans tout le corps, L'équipe de Mathiowitz a délibérément utilisé des particules expérimentales et de contrôle constituées de matériaux que le corps ne décomposerait pas. Parce qu'elles étaient "non érodables", les particules ne contenaient aucun médicament.

Les chercheurs ont utilisé des particules d'environ 500 nanomètres de diamètre constituées de deux matériaux différents :polystyrène, qui adhère assez bien à la muqueuse intestinale, et un autre plastique appelé PMMA, ce n'est pas le cas. Ils ont enrobé certaines des particules de PMMA de PBMAD, pour voir si le revêtement bioadhésif pourrait faire en sorte que les particules de PMMA adhèrent de manière plus fiable à l'intestin, puis soient absorbées.

D'abord l'équipe, y compris les auteurs Joshua Reineke de Wayne State University et Daniel Cho de Brown, effectué des tests de base sur paillasse pour voir dans quelle mesure chaque type de particules adhère. Les particules recouvertes de PBMAD se sont avérées avoir la plus forte adhérence au tissu intestinal, se liant plus de deux fois plus fortement que les particules de PMMA non enrobées et environ 1,5 fois plus fortement que les particules de polystyrène.

L'expérience principale, cependant, impliquait d'injecter des doses des différentes particules dans les intestins de rats pour voir si elles seraient absorbées et où celles qui ont été absorbées pourraient être trouvées cinq heures plus tard. Certains rats ont reçu une dose de particules de polystyrène, certains ont obtenu le PMMA non enrobé et certains ont obtenu les particules de PMMA enrobées de PBMAD.

Les mesures ont montré que les rats ont absorbé 66,9 pour cent des particules recouvertes de PBMAD, 45,8 pour cent des particules de polystyrène et seulement 1,9 pour cent des particules de PMMA non enrobées.

Pendant ce temps, les différentes particules avaient des profils de distribution très différents autour du corps. Plus de 80 pour cent des particules de polystyrène qui ont été absorbées sont allées au foie et 10 pour cent sont allées aux reins. Les particules de PMMA, enduit ou non, ont trouvé leur chemin vers une plus grande variété de tissus, bien que dans des distributions différentes. Par exemple, les particules recouvertes de PBMAD étaient beaucoup plus susceptibles d'atteindre le cœur, tandis que les non enduits étaient beaucoup plus susceptibles d'atteindre le cerveau.

Potentiel pharmaceutique

Le fait apparent que les propriétés de surface différentes des particules de taille similaire avaient des distributions si distinctes dans les tissus des rats après la même période de cinq heures suggère que les scientifiques pourraient apprendre à régler les particules pour atteindre des parties spécifiques du corps, ciblant essentiellement les doses de médicaments pris par voie orale, dit Mathiowitz.

"La distribution dans le corps peut être en quelque sorte contrôlée avec le type de polymère que vous utilisez, " elle a dit.

Pour l'instant, elle et son groupe ont travaillé dur pour déterminer la biophysique de la façon dont les particules recouvertes de PBMAD sont absorbées par les intestins. Davantage de travail doit également être fait, par exemple pour démontrer l'administration effective de médicaments à base de protéines en quantité suffisante aux tissus où ils sont nécessaires.

Mais Mathiowitz a déclaré que les nouveaux résultats lui donnaient une confiance considérable.

"Ce que cela signifie maintenant, c'est que si je recouvre correctement les nanoparticules bioérodables, Je peux améliorer leur adoption, " a-t-elle déclaré. " Les nanoparticules bioérodables sont ce que nous aimerions finalement utiliser pour fournir des protéines. La question que nous abordons dans cet article est de savoir combien pouvons-nous livrer. Les chiffres que nous avons vus rendent l'objectif plus réalisable."

Une autre frontière pour la livraison de nanoparticules est la conception d'une méthode sûre pour fabriquer des nanoparticules, Mathiowitz a dit, mais, "nous avons déjà développé des méthodes sûres et reproductibles pour encapsuler des protéines dans de minuscules nanoparticules sans compromettre leur activité biologique."