Les scientifiques souhaitent utiliser des gels pour administrer des médicaments, car ils peuvent être moulés dans des formes spécifiques et conçus pour libérer leur charge utile sur une période de temps spécifiée. Cependant, les versions actuelles ne sont pas toujours pratiques car doivent être implantées chirurgicalement.

Pour aider à surmonter cet obstacle, Les ingénieurs chimistes du MIT ont conçu un nouveau type d'hydrogel auto-cicatrisant qui pourrait être injecté à l'aide d'une seringue. De tels gels, qui peut transporter une ou deux drogues à la fois, pourrait être utile pour traiter le cancer, dégénérescence maculaire, ou une maladie cardiaque, entre autres maladies, disent les chercheurs.

Le nouveau gel se compose d'un réseau maillé composé de deux composants :des nanoparticules constituées de polymères entrelacés dans des brins d'un autre polymère, comme la cellulose.

« Maintenant, vous avez un gel qui peut changer de forme lorsque vous lui appliquez une pression, puis, surtout, il peut guérir lorsque vous relâchez ces forces. Cela vous permet de le presser à travers une seringue ou une aiguille et de l'introduire dans le corps sans chirurgie, " dit Mark Tibbitt, un post-doctorant au Koch Institute for Integrative Cancer Research du MIT et l'un des principaux auteurs d'un article décrivant le gel dans Nature Communications le 19 février.

Eric Appel, postdoctorant de l'Institut Koch, est également l'auteur principal de l'article, et l'auteur principal de l'article est Robert Langer, le professeur David H. Koch Institute au MIT. Les autres auteurs sont le post-doctorant Matthew Webber, premier cycle Bradley Mattix, et post-doctorant Omid Veiseh.

Guéris-toi toi-même

Les scientifiques ont déjà construit des hydrogels à des fins biomédicales en formant des liaisons chimiques irréversibles entre les polymères. Ces gels, utilisé pour fabriquer des lentilles de contact souples, entre autres applications, sont solides et robustes, mais une fois qu'ils sont formés, leur forme ne peut pas être facilement modifiée.

L'équipe du MIT a entrepris de créer un gel qui pourrait survivre à de fortes forces mécaniques, appelées forces de cisaillement, puis se réformer. D'autres chercheurs ont créé de tels gels en manipulant des protéines qui s'auto-assemblent en hydrogels, mais cette approche nécessite des processus biochimiques complexes. L'équipe du MIT voulait concevoir quelque chose de plus simple.

"Nous travaillons avec des matériaux vraiment simples, " dit Tibbitt. " Ils ne nécessitent aucune fonctionnalisation chimique avancée. "

L'approche MIT repose sur une combinaison de deux composants facilement disponibles. L'un est un type de nanoparticule formée de copolymères PEG-PLA, développé pour la première fois dans le laboratoire de Langer il y a des décennies et maintenant couramment utilisé pour emballer et livrer des médicaments. Pour former un hydrogel, les chercheurs ont mélangé ces particules avec un polymère - dans ce cas, cellulose.

Chaque chaîne polymère forme des liaisons faibles avec de nombreuses nanoparticules, produisant un réseau tissé lâche de polymères et de nanoparticules. Parce que chaque point d'attache est assez faible, les liaisons se rompent sous contrainte mécanique, comme lorsqu'il est injecté à l'aide d'une seringue. Lorsque les forces de cisaillement sont terminées, les polymères et nanoparticules forment de nouvelles attaches avec différents partenaires, cicatrisation du gel.

L'utilisation de deux composants pour former le gel donne également aux chercheurs la possibilité d'administrer deux médicaments différents en même temps. Les nanoparticules de PEG-PLA ont un noyau interne qui est idéalement adapté pour transporter des médicaments à petites molécules hydrophobes, qui comprennent de nombreux médicaments de chimiothérapie. Pendant ce temps, les polymères, qui existent dans une solution aqueuse, peut transporter des molécules hydrophiles telles que des protéines, y compris les anticorps et les facteurs de croissance.

Administration de médicaments à long terme

Dans cette étude, les chercheurs ont montré que les gels survivaient à l'injection sous la peau de souris et libéraient avec succès deux médicaments, un hydrophobe et un hydrophile, sur plusieurs jours.

Ce type de gel offre un avantage important par rapport à l'injection d'une solution liquide de nanoparticules d'administration de médicament :alors qu'une solution se dispersera immédiatement dans tout le corps, le gel reste en place après l'injection, permettant au médicament d'être ciblé sur un tissu spécifique. Par ailleurs, les propriétés de chaque composant du gel peuvent être ajustées afin que les médicaments qu'ils transportent soient libérés à des vitesses différentes, leur permettant d'être adaptés à différents usages.

Les chercheurs envisagent maintenant d'utiliser le gel pour administrer des médicaments anti-angiogenèse pour traiter la dégénérescence maculaire. Actuellement, les patients reçoivent ces médicaments, qui coupent la croissance des vaisseaux sanguins qui interfèrent avec la vue, en injection dans l'œil une fois par mois. L'équipe du MIT envisage que le nouveau gel pourrait être programmé pour délivrer ces médicaments sur plusieurs mois, réduire la fréquence des injections.

Une autre application potentielle des gels est l'administration de médicaments, tels que les facteurs de croissance, qui pourraient aider à réparer les tissus cardiaques endommagés après une crise cardiaque. Les chercheurs étudient également la possibilité d'utiliser ce gel pour administrer des médicaments anticancéreux pour tuer les cellules tumorales qui restent après la chirurgie. Dans ce cas, le gel serait chargé d'un produit chimique qui attire les cellules cancéreuses vers le gel, ainsi qu'un médicament de chimiothérapie qui les tuerait. Cela pourrait aider à éliminer les cellules cancéreuses résiduelles qui forment souvent de nouvelles tumeurs après la chirurgie.

« Enlever la tumeur laisse une cavité que vous pourriez remplir avec notre matériel, qui apporterait un certain bénéfice thérapeutique à long terme en recrutant et en tuant ces cellules, ", dit Appel. "Nous pouvons adapter les matériaux pour nous fournir le profil de libération de médicament qui le rend le plus efficace pour recruter réellement les cellules."

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.