Des scientifiques du California NanoSystems Institute de l'UCLA ont développé un système d'administration de nanoparticules pour l'antibiotique moxifloxacine qui améliore considérablement l'efficacité du médicament contre la tularémie pulmonaire, un type de pneumonie causée par l'inhalation de la bactérie Francisella tularensis.

L'étude, qui paraît dans le journal ACS Nano , montre comment le système de nanoparticules cible les cellules précises infectées par les bactéries et maximise la quantité de médicament délivrée à ces cellules.

Jeffrey Zink, professeur distingué de chimie et de biochimie et auteur principal de l'étude, développé les nanoparticules de silice mésoporeuses utilisées pour l'administration de médicaments. Zink et son équipe de recherche ont mené un processus exhaustif pour trouver la meilleure particule pour le travail.

"Les nanoparticules sont pleines de pores vides profonds, " a déclaré Zink. "Nous plaçons les particules dans une solution de médicament pendant la nuit, remplir les pores de molécules médicamenteuses. Nous bloquons ensuite les ouvertures des pores à la surface de la nanoparticule avec des molécules appelées nanovalves, sceller le médicament à l'intérieur de la nanoparticule."

Lorsque les nanoparticules contenant le médicament sont injectées dans l'animal infecté, dans ce cas une souris, le médicament reste dans les nanoparticules jusqu'à ce qu'elles atteignent leur cible :les globules blancs appelés macrophages. Les macrophages ingèrent des nanoparticules dans des compartiments qui ont un environnement acide. Les nanovannes, qui sont conçus pour s'ouvrir en réponse à l'environnement plus acide, puis relâchez le médicament.

"Nous avons testé plusieurs particules et nanovalves différentes jusqu'à ce que nous trouvions celles qui transporteraient la quantité maximale de médicament et la libéreraient à la bonne valeur de pH, " dit Zink.

La bactérie F. tularensis est hautement infectieuse et a été désignée agent de bioterrorisme de premier plan par les Centers for Disease Control, ce qui signifie qu'il est considéré comme présentant un risque élevé pour la sécurité nationale et la santé publique.

"F. tularensis survit et se multiplie dans les macrophages, surtout ceux du foie, rate et poumon, " a déclaré Marcus Horwitz, un éminent professeur de médecine et de microbiologie, l'immunologie et la génétique moléculaire et l'autre auteur principal de l'étude. "Les macrophages dévorent facilement les nanoparticules de silice mésoporeuses, ce qui rend ces particules idéales pour traiter ces types d'infections."

La moxifloxacine est un traitement puissant de la tularémie, mais il a des effets secondaires lorsqu'il est administré en tant que médicament libre dans la circulation sanguine. Les chercheurs de l'UCLA ont travaillé pour maximiser l'efficacité du traitement tout en réduisant les effets secondaires.

"Quand vous donnez un médicament librement dans le sang, seulement 1 ou 2% de celui-ci arrive là où vous voulez qu'il aille, " dit Horwitz. " Avec ce système, le médicament est contenu à l'intérieur des nanoparticules jusqu'à ce qu'elles soient à l'intérieur des macrophages, délivrant une quantité beaucoup plus importante de médicament directement sur le site de l'infection. »

Horwitz a ajouté que les médicaments à écoulement libre sont métabolisés et excrétés à partir du moment où ils sont administrés, considérant que les nanoparticules protègent les molécules médicamenteuses du métabolisme et de l'excrétion jusqu'après leur libération dans les cellules cibles, rendant les nanothérapies potentiellement très puissantes.

L'étude a comparé l'efficacité de la moxifloxacine injectée librement avec celle délivrée par les nanoparticules à libération contrôlée. Chez les souris ayant reçu une dose hautement létale de Francisella tularensis, la moxifloxacine délivrée par des nanoparticules a causé peu d'effets secondaires et était plus efficace pour réduire le nombre de bactéries dans les poumons qu'une dose de moxifloxacine injectée librement deux à quatre fois plus.

Le système d'administration de nanoparticules a le potentiel de maximiser l'efficacité des antibiotiques et de réduire les effets secondaires d'autres maladies infectieuses, notamment la tuberculose, Fièvre Q et maladie du légionnaire.