Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord et de l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill ont mis au point une nouvelle technique d'administration de médicaments qui utilise un métal liquide biodégradable pour cibler les cellules cancéreuses. La méthode d'administration de médicaments à base de métal liquide promet d'amplifier l'effet des médicaments anticancéreux.

"L'avancée ici est que nous avons une technique d'administration de médicaments qui peut améliorer l'efficacité des médicaments administrés, peut aider les médecins à localiser les tumeurs, peut être produit en vrac, et semble être entièrement biodégradable avec une très faible toxicité, " dit Zhen Gu, auteur correspondant d'un Communication Nature article sur le travail et professeur assistant dans le programme conjoint de génie biomédical à NC State et UNC-CH. "Et l'un des avantages de cette technique est que ces supports de médicament en métal liquide - ou" nano-terminateurs " - sont très faciles à fabriquer."

Pour créer les nano-terminateurs, les chercheurs placent le métal liquide en vrac (alliage gallium-indium) dans une solution qui contient deux types de molécules appelées ligands polymères. La solution est ensuite frappée par ultrasons, ce qui force le métal liquide à éclater en gouttelettes nanométriques d'environ 100 nanomètres de diamètre. Les ligands de la solution se fixent à la surface des gouttelettes lorsqu'ils se détachent du métal liquide en vrac. Pendant ce temps, une « peau » oxydée se forme à la surface des nanogouttelettes. La peau oxydée, avec les ligands, empêche les nanogouttelettes de fusionner à nouveau.

Le médicament anticancéreux doxorubicine (Dox) est ensuite introduit dans la solution. L'un des ligands de la nanogouttelette aspire le Dox et s'y accroche. Ces nanogouttelettes chargées de médicament peuvent ensuite être séparées de la solution et introduites dans la circulation sanguine.

Le deuxième type de ligand sur les nanogouttelettes recherche efficacement les cellules cancéreuses, provoquant le verrouillage des récepteurs à la surface de la cellule cancéreuse sur les nanogouttelettes. La cellule cancéreuse absorbe alors les nanogouttelettes.

Une fois absorbé, le niveau d'acidité plus élevé à l'intérieur de la cellule cancéreuse dissout la peau oxydée des nanogouttelettes. Cela libère les ligands, qui continuera à libérer le Dox à l'intérieur de la cellule.

"Sans la peau oxydée et les ligands, les nanogouttelettes fusionnent, formant de plus grosses gouttes de métal liquide, " dit Michael Dickey, co-auteur de cet article et professeur au Département de génie chimique et biomoléculaire de l'État de Caroline du Nord. "Ces gouttelettes plus grosses sont assez faciles à détecter à l'aide de techniques de diagnostic, ce qui peut potentiellement aider les médecins à localiser les tumeurs."

Pendant ce temps, le métal liquide continue de réagir avec l'environnement acide de la cellule cancéreuse et se dissout, libérant des ions gallium. De façon intéressante, ces ions gallium améliorent les performances des médicaments anticancéreux, y compris leur efficacité contre les lignées cellulaires résistantes aux médicaments.

En outre, ce processus dégrade progressivement le métal, minimiser la toxicité à long terme.

« Sur la base de tests in vitro, nous pensons que le métal liquide se dégrade complètement en quelques jours sous une forme que le corps peut absorber ou filtrer avec succès, sans effets toxiques notables, " dit Yue Lu, un doctorat étudiant dans le laboratoire de Gu.

Les chercheurs ont testé la technique du métal liquide dans un modèle murin, et a constaté qu'il est significativement plus efficace que Dox seul pour inhiber la croissance des tumeurs cancéreuses de l'ovaire. Surtout, les chercheurs ont suivi les souris jusqu'à 90 jours, et n'a trouvé aucun signe de toxicité lié au métal liquide.

"Il s'agissait d'une étude de validation de principe, mais très encourageant, " Dit Gu. "Comme le fictif Terminator, ce transporteur est transformable :fracassé de matière en vrac, fusionné à l'intérieur des cellules cancéreuses et finalement dégradé et effacé. Nous espérons faire des tests supplémentaires dans une étude sur de grands animaux pour nous rapprocher des essais cliniques potentiels. »

Le papier, "Nanomédecine transformable en métal liquide, " sera publié le 2 décembre dans Communication Nature .