Un procédé de fabrication de conteneurs et de leur nano-structure en fonction de la température. Crédit :Igor Potemkine/ Rapports scientifiques
Les scientifiques s'intéressent depuis longtemps aux systèmes d'administration de médicaments. De nombreux "nano-carriages" pour la livraison de médicaments à l'endroit souhaité ont été créés, mais de nombreux défis demeurent, y compris empêcher le médicament d'agir avant la livraison au bon endroit dans un corps.
« De nombreux supports existants encapsulent des médicaments par le biais d'interactions électrostatiques à longue portée - le support attire des médicaments de charge opposée. Notre méthode ne traite pas du tout l'électrostatique. Remplir le nanogel par les molécules invitées, leur verrouillage dans la cavité et leur libération ultérieure sont contrôlés par la température. Par conséquent, les médicaments eux-mêmes peuvent être à la fois chargés et neutres, " dit l'un des co-auteurs russes de l'article, Professeur Igor Potemkine.
Selon les auteurs, il existe d'autres méthodes pour déclencher la libération de médicaments, par exemple, utilisant un champ magnétique externe. Mais dans chaque cas, les chercheurs sont confrontés au problème de l'efficacité de la libération du médicament.
Les scientifiques ont testé les nano-capsules de gel, qui étaient auparavant sous-évalués en tant que systèmes porteurs. Leur principal problème est que les capsules se collent avec leurs voisines (perte de stabilité colloïdale) lors de l'administration du médicament. Un tel comportement a rendu la livraison impossible ou inefficace. Les scientifiques ont résolu ce problème en créant un transporteur, dont la cavité intérieure est entourée de deux "membranes" de structures chimiques différentes, comme un œuf avec deux coquilles.
Démonstration d'appropriation, verrouillage et libération des molécules invitées. Crédit :Igor Potemkine/ Rapports scientifiques
L'enveloppe poreuse externe joue un rôle protecteur stabilisant et empêche l'agrégation des nano-capsules, tandis que les pores de l'enveloppe interne peuvent s'ouvrir et se fermer en fonction de la température en raison des interactions variables entre ses unités monomères.
Lors du remplissage, les pores des deux coques sont ouverts et le nanogel absorbe les molécules de médicament comme une éponge. Ensuite, la température change et les pores de la coque interne se ferment, et enfermé dans la cavité, le médicament est prêt pour la livraison. Ensuite, les pores s'ouvriront à nouveau et les molécules invitées ne seront libérées qu'aux endroits où la température le permet.
La conception du nanogel a été réduite à la synthèse de deux enveloppes de nanogel de structures chimiques différentes autour du noyau de silice. A la fin de la synthèse, le noyau est dissous chimiquement, laissant une cavité.
Initialement, les chercheurs ne savaient pas comment la nanocapsule allait se comporter, si sa cavité resterait stable après le retrait du noyau de silicium ou si elle s'effondrerait. En outre, ils ne savaient pas si la taille du pore était suffisante pour absorber la substance transportée et la libérer, ou s'il a été verrouillé de manière fiable pendant le transport. Cependant, en réponse aux changements de température, les pores se sont ouverts et fermés. Lors de la livraison, le contenu des capsules était presque complètement sûr, et la forme de la cavité intérieure n'était pas seulement stable; il est devenu encore plus grand que la taille initiale du noyau de silice.
La synthèse des capsules de nanogel et les mesures associées ont été menées en Europe, principalement en Allemagne, et des scientifiques russes de l'Université d'État Lomonossov de Moscou, Igor Potemkine et son collègue Andrey Rudov, a travaillé sur la modélisation informatique qui a permis aux chercheurs d'étudier la dépendance de la structure des nano-capsules à la température. Aussi, les physiciens de l'Université d'État Lomonossov de Moscou ont simulé une méthode d'encapsulation et de libération des molécules transportées sous variation de température.
À ce stade, le travail est préliminaire et vise principalement à démontrer l'efficacité du concept. Des expériences ont été réalisées dans la plage de température de 32-42°C. Elle est légèrement supérieure à la plage de température favorable pour un humain, bien qu'à l'avenir, cette plage peut être facilement réduite, selon Igor Potemkine.
La collaboration scientifique va se poursuivre pendant encore quatre ans. "Il y a encore beaucoup de questions, " dit le scientifique. " Par exemple, nous avons observé une structure dans laquelle une cavité ne s'effondre pas lorsque les pores sont fermés. Maintenant, nous devons comprendre pourquoi cela se produit, comment la densité de l'effet de réticulation des couches, c'est à dire., quelle est la quantité minimale de réticulant qui ne conduit pas à un effondrement de la cavité, etc."
Potemkin est convaincu que les nano-conteneurs créés sont les supports idéaux pour l'administration ciblée de médicaments. De plus, leur synthèse n'est ni complexe ni vraiment coûteuse. Bien qu'au stade actuel de la recherche, il est difficile de déterminer le coût précis, les plans de la collaboration incluent déjà la création de la grande échelle, production commercialement acceptable de nanogels.
