Ingénieurs de l'Université de Californie, San Diego a développé une nouvelle technologie qui utilise un champ électrique oscillant pour isoler facilement et rapidement les nanoparticules d'administration de médicaments du sang. La technologie pourrait servir d'outil général pour séparer et récupérer les nanoparticules d'autres fluides complexes à des fins médicales, environnemental, et applications industrielles.

Nanoparticules, qui sont généralement mille fois plus petites que la largeur d'un cheveu humain, sont difficiles à séparer du plasma, la composante liquide du sang, en raison de leur petite taille et de leur faible densité. Les méthodes traditionnelles pour éliminer les nanoparticules des échantillons de plasma impliquent généralement la dilution du plasma, ajouter une solution de sucre à haute concentration au plasma et le faire tourner dans une centrifugeuse, ou fixer un agent de ciblage à la surface des nanoparticules. Ces méthodes modifient le comportement normal des nanoparticules ou ne peuvent pas être appliquées à certains des types de nanoparticules les plus courants.

"C'est le premier exemple d'isolement d'une large gamme de nanoparticules hors du plasma avec un minimum de manipulation, " dit Stuart Ibsen, boursier postdoctoral au Département de nano-ingénierie de l'UC San Diego et premier auteur de l'étude publiée en octobre dans la revue Petit . "Nous avons conçu une technique très polyvalente qui peut être utilisée pour récupérer des nanoparticules dans de nombreux processus différents."

Cette nouvelle technologie de séparation des nanoparticules permettra aux chercheurs, en particulier à ceux qui conçoivent et étudient les nanoparticules d'administration de médicaments pour le traitement des maladies, de mieux surveiller ce qu'il advient des nanoparticules circulant dans le sang d'un patient. L'une des questions auxquelles les chercheurs sont confrontés est de savoir comment les protéines sanguines se lient aux surfaces des nanoparticules d'administration de médicaments et les rendent moins efficaces. Les chercheurs pourraient également utiliser cette technologie en clinique pour déterminer si la chimie du sang d'un patient particulier est compatible avec les surfaces de certaines nanoparticules d'administration de médicaments.

« Nous étions intéressés par un moyen rapide et facile de retirer ces nanoparticules du plasma afin que nous puissions découvrir ce qui se passe à leurs surfaces et les reconcevoir pour qu'elles fonctionnent plus efficacement dans le sang. " a déclaré Michael Heller, professeur de nano-ingénierie à l'UC San Diego Jacobs School of Engineering et auteur principal de l'étude.

Le dispositif utilisé pour isoler les nanoparticules d'administration de médicament était une puce électrique de la taille d'une pièce de dix cents fabriquée par Biological Dynamics, basée à La Jolla, qui a autorisé la technologie originale de l'UC San Diego. La puce contient des centaines de minuscules électrodes qui génèrent un champ électrique à oscillation rapide qui extrait sélectivement les nanoparticules d'un échantillon de plasma. Les chercheurs ont inséré une goutte de plasma enrichie de nanoparticules dans la puce électrique et ont démontré la récupération des nanoparticules en 7 minutes. La technologie a fonctionné sur différents types de nanoparticules d'administration de médicaments qui sont généralement étudiées dans divers laboratoires.

La percée dans la technologie repose sur la conception d'une puce qui peut fonctionner dans la concentration élevée en sel du plasma sanguin. La capacité de la puce à extraire les nanoparticules du plasma est basée sur les différences de propriétés matérielles entre les nanoparticules et les composants du plasma. Lorsque les électrodes de la puce appliquent un champ électrique oscillant, les charges positives et négatives à l'intérieur des nanoparticules se réorientent à une vitesse différente de celle des charges dans le plasma environnant. Ce déséquilibre momentané des charges crée une force d'attraction entre les nanoparticules et les électrodes. Lorsque le champ électrique oscille, les nanoparticules sont continuellement attirées vers les électrodes, laissant le reste du plasma derrière. Aussi, le champ électrique est conçu pour osciller à la bonne fréquence :15, 000 fois par seconde.

"C'est incroyable que cette méthode fonctionne sans aucune modification des échantillons de plasma ou des nanoparticules, " a déclaré Ibsen.