Des progrès significatifs ont été réalisés en chimiothérapie au cours de la dernière décennie, mais cibler les médicaments sur les cellules cancéreuses tout en évitant les tissus sains reste un défi majeur.

La nanotechnologie a ouvert de nouvelles voies pour l'administration ciblée de médicaments, y compris l'utilisation de nanosupports, ou gélules, qui peuvent transporter des cargaisons de petites molécules thérapeutiques vers des endroits spécifiques du corps.

Le piège ? Ces porteurs sont minuscules, et il importe à quel point ils sont petits. Changez la taille de 10 nanomètres à 100 nanomètres, et les médicaments peuvent se retrouver dans les mauvaises cellules ou organes et ainsi endommager les tissus sains.

Une hypothèse courante est qu'une fois qu'un nanosupport est créé, il conserve sa taille et sa forme sur l'étagère ainsi que dans le corps.

Cependant, travaux récents d'un groupe de chercheurs dirigé par Thomas H. Epps, III, et Millicent Sullivan du Département de génie chimique et biomoléculaire de l'Université du Delaware ont montré que les procédures de routine de manipulation et de traitement des solutions de nanosupports peuvent avoir une influence significative sur la taille et la forme de ces structures minuscules.

Leurs conclusions sont rapportées dans un article, "Évolution de la taille des assemblages de solutions macromoléculaires hautement amphiphiles via une voie bimodale distincte, " Publié dans Communication Nature le 7 avril.

Sullivan explique que les agents chimiothérapeutiques sont conçus pour affecter les processus liés à la division cellulaire. Par conséquent, non seulement ils tuent les cellules cancéreuses, mais sont également toxiques pour d'autres cellules à prolifération rapide telles que celles des follicules pileux et de la moelle osseuse. Les effets secondaires peuvent aller de la perte de cheveux à un système immunitaire affaibli.

"Notre objectif est de délivrer des médicaments de manière plus sélective et spécifique aux cellules cancéreuses, ", dit Sullivan. "Nous voulons séquestrer le médicament afin de pouvoir contrôler quand et où il a un impact."

Bien qu'il existe un certain nombre de voies pour créer des nanocapsules contenant des médicaments, il y a un intérêt croissant pour l'utilisation de polymères pour cette application.

"L'auto-assemblage moléculaire des polymères offre la possibilité de créer des des structures personnalisables de taille et de forme prédéterminées, " dit Epps. " Le problème réside dans le fait de supposer qu'une fois qu'ils sont produits, ils ne changent pas."

Il s'avère qu'ils changent, et de très petits changements peuvent avoir un impact très important.

"A 75 nanomètres, un nanosupport peut livrer sa cargaison directement à une tumeur, " dit Epps. " Mais en secouant vigoureusement, il peut atteindre 150 nanomètres et s'accumuler dans le foie ou la rate. Une simple agitation peut donc complètement modifier le profil de distribution du complexe nanosupport-médicament dans le corps. »

Le travail a des implications importantes pour la production, espace de rangement, et l'utilisation de nanosystèmes d'administration de médicaments.

A propos de la recherche

Les chercheurs ont utilisé diverses techniques expérimentales, notamment la microscopie électronique à transmission cryogénique (cryo-MET), diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS), diffusion des neutrons aux petits angles (SANS), et diffusion dynamique de la lumière (DLS) - pour sonder les effets des conditions de préparation courantes sur la stabilité à long terme des structures auto-assemblées.

Le travail a été réalisé en collaboration avec le Centre de science neutronique de l'Université et le Centre national de recherche sur les neutrons de l'Institut national des normes et de la technologie.

L'article a été co-écrit par Elizabeth Kelley, Ryan Murphy, Jonathan Seppala, Thomas Smart, et Sarah Hann.

Thomas H. Epps, III, est la chaire Thomas et Kipp Gutshall de génie chimique et biomoléculaire, et Millicent Sullivan est professeur agrégé au Département de génie chimique et biomoléculaire.