(Phys.org) — Des chercheurs ont développé un concept pour potentiellement améliorer l'administration de médicaments pour le traitement du cancer à l'aide de nanoparticules qui se concentrent et se développent en présence d'une acidité plus élevée trouvée dans les cellules tumorales.

Le concept consiste à utiliser des nanoparticules constituées de « polybases faibles, " des composés qui se dilatent lorsqu'ils sont transportés dans des environnements imitant les cellules tumorales, qui ont une acidité plus élevée que les tissus environnants. Les chercheurs ont utilisé une modélisation sophistiquée pour montrer comment les particules s'accumuleraient dans les régions à plus forte acidité et y resteraient suffisamment longtemps pour administrer des médicaments anticancéreux.

"Ce phénomène, que nous appelons phorèse du pH, peut fournir un mécanisme utile pour améliorer l'administration de médicaments aux cellules cancéreuses dans les tissus tumoraux solides, " dit You-Yeon Won, professeur agrégé de génie chimique à l'Université Purdue.

Les solutions dont le pH est inférieur à 7 sont dites acides, et ceux avec un pH plus élevé sont basiques ou alcalins. Le concept de phorèse du pH repose sur l'utilisation de « micelles polymères synthétiques, " de minuscules sphères d'administration de médicaments qui contiennent des médicaments dans leur noyau interne et contiennent une enveloppe externe faite d'un matériau qui s'est révélé considérablement se dilater lorsque le pH passe d'alcalin à acide.

Une augmentation du double de la taille pourrait entraîner une augmentation similaire de l'efficacité de l'administration de médicaments aux tumeurs.

"Un tel effet changerait la donne en délivrant la dose appropriée de médicaments anticancéreux à l'intérieur des cellules tumorales, " a déclaré Won. " Ce concept de phorèse du pH pourrait également être facilement combiné avec d'autres méthodologies d'administration de médicaments établies, ce qui le rend potentiellement pratique pour une application médicale."

Le concept est décrit dans un document de recherche qui paraîtra dans le Journal de la libération contrôlée le 15 juillet, et une version non éditée est apparue en ligne le 19 juin. L'article a été écrit par Won et le doctorant Hoyoung Lee. Les résultats ont montré comment l'expansion des micelles est optimisée dans le pH spécifique des cellules tumorales.

Les chercheurs ont démontré que le degré le plus élevé de gonflement des micelles dans les tumeurs doit se produire lorsque le pH est d'environ 7,0, plus ou moins 0,5, pour une administration optimale des médicaments au tissu tumoral.

"Les tumeurs solides ont un pH extracellulaire significativement plus bas, environ 6,5 à 6,9, par rapport au tissu normal, qui a un pH moyen de 7,4, " a déclaré Won.

Les polybases faibles des micelles contiennent des molécules appelées amines, qui sont constitués d'atomes d'azote et d'hydrogène. Les micelles gonflent à un pH inférieur en raison de l'augmentation de la « protonation, " ou l'addition de protons aux atomes d'azote dans les amines. Parce que les protons sont chargés positivement, les amines de même charge se repoussent, provoquant l'expansion des nanoparticules.

La charge positive ralentit le mouvement des micelles hors du tissu tumoral, ce qui provoquerait l'accumulation des nanoparticules à l'intérieur de la masse tumorale suffisamment longtemps pour pénétrer dans les cellules tumorales et libérer des médicaments anticancéreux.

"Ce concept est simple à comprendre, pourtant personne ne l'a reconnu auparavant, " dit Won. " Et il nous a fallu un certain temps pour mettre cette description sur une base mathématique. Pour faire ça, nous avons dû modifier la fameuse première équation de diffusion de la loi de Fick."

La loi, dérivé par le médecin et physiologiste Adolf Fick en 1855, décrit comment les molécules diffusent des régions de forte concentration vers les régions de faible concentration.

Les micelles sont également recouvertes d'un vernis protecteur afin qu'elles puissent rester intactes assez longtemps pour atteindre les sites tumoraux, où ils se développeraient puis se biodégraderaient.

Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer dans quelle mesure l'approche pourrait améliorer l'administration de médicaments, mais le concept de phorèse du pH développé par Won et son étudiant représente une étape dans le développement de techniques de nanomédecine dans l'administration de médicaments, il a dit.