Les nanoparticules recouvertes de membranes plaquettaires sont fabriquées en enrobant des noyaux de nanoparticules biocompatibles avec les membranes de plaquettes humaines. Leur capacité à échapper aux attaques du système immunitaire et à cibler à la fois les agents pathogènes nocifs et les vaisseaux sanguins endommagés en font des candidats thérapeutiques prometteurs pour traiter les infections bactériennes et les maladies cardiovasculaires. Crédit :Groupe de recherche Zhang, École d'ingénierie UC San Diego Jacobs.
Les nanoparticules déguisées en plaquettes humaines pourraient grandement améliorer le pouvoir de guérison des traitements médicamenteux des maladies cardiovasculaires et des infections bactériennes systémiques. Ces nanoparticules imitant les plaquettes, développé par des ingénieurs de l'Université de Californie, San Diego, sont capables de délivrer des médicaments à des sites ciblés du corps, en particulier des vaisseaux sanguins blessés, ainsi que des organes infectés par des bactéries nocives. Les ingénieurs ont démontré qu'en livrant les médicaments uniquement dans les zones où les médicaments étaient nécessaires, ces copieurs de plaquettes ont considérablement augmenté les effets thérapeutiques des médicaments administrés aux rats et aux souris malades.
La recherche, dirigé par des nano-ingénieurs de la UC San Diego Jacobs School of Engineering, a été publié en ligne le 16 septembre dans La nature .
« Ce travail répond à un enjeu majeur dans le domaine de la nanomédecine :la délivrance ciblée de médicaments avec des nanoparticules, " dit Liangfang Zhang, professeur de nano-ingénierie à l'UC San Diego et auteur principal de l'étude. "En raison de leur capacité de ciblage, Les nanoparticules imitant les plaquettes peuvent fournir directement une dose beaucoup plus élevée de médicament spécifiquement aux zones malades sans saturer tout le corps de médicaments. »
L'étude est un excellent exemple d'utilisation des principes d'ingénierie et de la technologie pour parvenir à une « médecine de précision, " dit Shu Chien, professeur de bio-ingénierie et de médecine, directeur de l'Institute of Engineering in Medicine de l'UC San Diego, et un auteur correspondant de l'étude. « Alors que cette étude de preuve de principe démontre l'administration spécifique d'agents thérapeutiques pour traiter les maladies cardiovasculaires et les infections bactériennes, il a également de larges implications pour la thérapie ciblée pour d'autres maladies telles que le cancer et les troubles neurologiques, " dit Chien.
Les tenants et aboutissants des copieurs de plaquettes
Dehors, les nanoparticules imitant les plaquettes sont recouvertes de membranes plaquettaires humaines, qui permettent aux nanoparticules de circuler dans la circulation sanguine sans être agressées par le système immunitaire. Le revêtement de la membrane plaquettaire a une autre caractéristique bénéfique :il se lie préférentiellement aux vaisseaux sanguins endommagés et à certains agents pathogènes tels que les bactéries MRSA, permettant aux nanoparticules de livrer et de libérer leurs charges utiles de médicament spécifiquement à ces sites dans le corps.
Images pseudocolorées au microscope électronique à balayage de nanoparticules recouvertes d'une membrane plaquettaire (orange) se liant à la paroi d'une artère endommagée (à gauche) et aux bactéries SARM (à droite). Chaque nanoparticule mesure environ 100 nanomètres de diamètre, qui est mille fois plus mince qu'une feuille de papier moyenne. Crédit :Groupe de recherche Zhang, École d'ingénierie UC San Diego Jacobs.
Enfermés dans les membranes plaquettaires se trouvent des noyaux de nanoparticules constitués d'un polymère biodégradable qui peut être métabolisé en toute sécurité par le corps. Les nanoparticules peuvent être emballées avec de nombreuses petites molécules médicamenteuses qui diffusent hors du noyau polymère et à travers la membrane plaquettaire sur leurs cibles.
Pour fabriquer les nanoparticules recouvertes de membranes plaquettaires, les ingénieurs ont d'abord séparé les plaquettes des échantillons de sang total à l'aide d'une centrifugeuse. Les plaquettes ont ensuite été traitées pour isoler les membranes plaquettaires des cellules plaquettaires. Prochain, les membranes plaquettaires ont été brisées en morceaux beaucoup plus petits et fusionnées à la surface des noyaux de nanoparticules. Les nanoparticules résultantes recouvertes d'une membrane plaquettaire ont un diamètre d'environ 100 nanomètres, qui est mille fois plus mince qu'une feuille de papier moyenne.
Cette technologie d'occultation est basée sur la stratégie développée par le groupe de recherche de Zhang pour masquer les nanoparticules dans les membranes des globules rouges. Les chercheurs ont précédemment démontré que les nanoparticules déguisées en globules rouges sont capables d'éliminer les toxines dangereuses formant des pores produites par le SARM, morsures de serpents venimeux et piqûres d'abeilles de la circulation sanguine.
En utilisant les membranes plaquettaires du corps, les chercheurs ont pu produire des imitateurs de plaquettes contenant l'ensemble complet des récepteurs de surface, antigènes et protéines naturellement présents sur les membranes plaquettaires. Ceci est différent des autres efforts, qui synthétisent des mimes plaquettaires qui répliquent une ou deux protéines de surface de la membrane plaquettaire.
« Notre technique tire parti des propriétés naturelles uniques des membranes plaquettaires humaines, qui ont une préférence naturelle pour se lier à certains tissus et organismes du corps, " a déclaré Zhang. Cette capacité de ciblage, que les membranes des globules rouges n'ont pas, rend les membranes plaquettaires extrêmement utiles pour l'administration ciblée de médicaments, les chercheurs ont dit.
Copieurs de plaquettes au travail
Dans une partie de cette étude, les chercheurs ont emballé des nanoparticules imitant les plaquettes avec du docétaxel, un médicament utilisé pour prévenir la formation de tissu cicatriciel dans la paroi des vaisseaux sanguins endommagés, et les a administrés à des rats atteints d'artères blessées. Les chercheurs ont observé que les nanoparticules contenant du docétaxel s'accumulaient sélectivement sur les sites endommagés des artères et les guérissaient.
Lorsqu'il est emballé avec une petite dose d'antibiotiques, Les nanoparticules imitant les plaquettes peuvent également réduire considérablement les infections bactériennes qui ont pénétré dans la circulation sanguine et se sont propagées à divers organes du corps. Les chercheurs ont injecté des nanoparticules contenant seulement un sixième de la dose clinique de l'antibiotique vancomycine à l'un des groupes de souris infectées de manière systémique par la bactérie SARM. Les organes de ces souris se sont retrouvés avec des numérations bactériennes jusqu'à mille fois inférieures à celles des souris traitées avec la dose clinique de vancomycine seule.
"Nos nanoparticules imitant les plaquettes peuvent augmenter l'efficacité thérapeutique des antibiotiques car elles peuvent concentrer le traitement sur les bactéries localement sans répandre les médicaments sur les tissus et organes sains dans le reste du corps, ", a déclaré Zhang. "Nous espérons développer des nanoparticules imitant les plaquettes dans de nouveaux traitements pour les infections bactériennes systémiques et les maladies cardiovasculaires."
