Environ une personne âgée sur quatre souffre de douleur chronique. Beaucoup de ces personnes prennent des médicaments, généralement sous forme de pilules. Mais ce n'est pas une manière idéale de traiter la douleur :les patients doivent prendre des médicaments fréquemment, et peut subir des effets secondaires, puisque le contenu des pilules s'est propagé par la circulation sanguine dans tout le corps.

Aujourd'hui, des chercheurs du MIT ont affiné une technique qui pourrait permettre la libération d'analgésiques et d'autres médicaments directement dans des parties spécifiques du corps, et à doses constantes sur une période pouvant aller jusqu'à 14 mois. La méthode utilise des produits biodégradables, « films minces » à l'échelle nanométrique chargés de molécules médicamenteuses qui sont absorbées dans le corps selon un processus incrémentiel.

"Il a été difficile de développer quelque chose qui libère [des médicaments] pendant plus de quelques mois, " dit Paula Hammond, le professeur David H. Koch en ingénierie au MIT, et co-auteur d'un nouvel article sur l'avance. « Maintenant, nous cherchons un moyen de créer un film ou un revêtement extrêmement mince et très dense avec un médicament, et pourtant se libère à un rythme constant pendant de très longues périodes."

Dans le journal, publié aujourd'hui dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , les chercheurs décrivent la méthode utilisée dans le nouveau système d'administration de médicaments, qui dépasse de manière significative la durée de libération atteinte par la plupart des films biodégradables à libération contrôlée du commerce.

"Vous pouvez potentiellement l'implanter et libérer le médicament pendant plus d'un an sans avoir à y aller et à faire quoi que ce soit à ce sujet, " déclare Bryan Hsu PhD '14, qui a aidé à développer le projet en tant que doctorant dans le laboratoire de Hammond. "Vous n'avez pas besoin d'aller le récupérer. Normalement, pour obtenir une libération de médicament à long terme, vous avez besoin d'un réservoir ou d'un appareil, quelque chose qui peut retenir le médicament. Et il est généralement non dégradable. Il sortira lentement, mais il sera soit assis là et vous aurez cet objet étranger retenu dans le corps, ou vous devez aller le récupérer."

Couche par couche

L'article a été co-écrit par Hsu, Parc Myoung-Hwan de l'Université Shamyook en Corée du Sud, Samantha Hagerman '14, et Hammond, dont le laboratoire se trouve au Koch Institute for Integrative Cancer Research au MIT.

Le projet de recherche s'attaque à un problème difficile dans l'administration localisée de médicaments :tout mécanisme biodégradable destiné à libérer un médicament sur une longue période doit être suffisamment robuste pour limiter l'hydrolyse, un processus par lequel l'eau du corps brise les liaisons dans une molécule de médicament. Si trop d'hydrolyse se produit trop rapidement, le médicament ne restera pas intact pendant de longues périodes dans le corps. Pourtant, le mécanisme de libération du médicament doit être conçu de telle sorte qu'une molécule de médicament le fasse, En réalité, décomposer par incréments constants.

Pour remédier à ce, les chercheurs ont développé ce qu'ils appellent une technique "couche par couche", dans lequel les molécules de médicament sont efficacement attachées à des couches de revêtement en film mince. Dans ce cas précis, les chercheurs ont utilisé le diclofénac, un anti-inflammatoire non stéroïdien souvent prescrit pour l'arthrose et d'autres douleurs ou affections inflammatoires. Ils l'ont ensuite lié à de fines couches d'acide poly-L-glutamatique, qui se compose d'un acide aminé que le corps réabsorbe, et deux autres composés organiques. Le film peut être appliqué sur des nanoparticules dégradables pour injection dans des sites locaux ou utilisé pour enrober des dispositifs permanents, comme les implants orthopédiques.

Dans les essais, l'équipe de recherche a découvert que le diclofénac était régulièrement libéré pendant 14 mois. Parce que l'efficacité des analgésiques est subjective, ils ont évalué l'efficacité de la méthode en voyant à quel point le diclofénac bloquait l'activité de la cyclooxygénase (COX), une enzyme centrale à l'inflammation dans le corps.

"Nous avons constaté qu'il reste actif après avoir été libéré, " Hsu dit, ce qui signifie que la nouvelle méthode ne nuit pas à l'efficacité du médicament. Ou, comme le note le papier, la méthode couche par couche a produit « une inhibition substantielle de la COX à un niveau similaire » aux pilules.

La méthode permet également aux chercheurs d'ajuster la quantité de médicament délivrée, essentiellement en ajoutant plus de couches du revêtement ultrafin.

Une stratégie viable pour de nombreux médicaments

Hammond et Hsu notent que la technique pourrait être utilisée pour d'autres types de médicaments; une maladie comme la tuberculose, par exemple, nécessite au moins six mois de traitement médicamenteux.

"Ce n'est pas seulement viable pour le diclofénac, " dit Hsu. "Cette stratégie peut être appliquée à un certain nombre de médicaments."

En effet, d'autres chercheurs qui ont examiné l'article affirment que la polyvalence médicale potentielle de la technique des couches minces est d'un intérêt considérable.

« Je trouve cela vraiment intrigant car il est largement applicable à de nombreux systèmes, " dit Catherine Uhrich, professeur au Département de chimie et de biologie chimique de l'Université Rutgers, ajoutant que la recherche est « vraiment un beau travail ».

Être sûr, dans chaque cas, les chercheurs devront trouver la meilleure façon de lier la molécule de médicament en question à un revêtement en couche mince biodégradable. Les prochaines étapes pour les chercheurs comprennent des études pour optimiser ces propriétés dans différents environnements corporels et davantage de tests, peut-être avec des médicaments pour la douleur chronique et l'inflammation.

Une motivation majeure pour le travail, Hammond note, est « toute l'idée que nous pourrions être en mesure de concevoir quelque chose en utilisant ce genre d'approches qui pourraient créer un mode de vie [plus facile] » pour les personnes souffrant de douleur chronique et d'inflammation.

Hsu et Hammond ont été impliqués dans tous les aspects du projet et ont rédigé l'article, tandis que Hagerman et Park ont ​​aidé à effectuer la recherche, et Park a aidé à analyser les données.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.