nanotubes de carbone, ou de minuscules cylindres creux de feuilles de carbone d'un atome d'épaisseur, ont un potentiel incroyable pour une grande variété d'applications en raison de leur force, la flexibilité, et d'autres propriétés particulièrement puissantes. Ils sont particulièrement prometteurs dans les applications des nanotechnologies et de l'électronique, mais Kris Dahl et Mohammad Islam de l'Université Carnegie Mellon sont en mission interdisciplinaire pour mettre ces nanotubes de carbone à une nouvelle utilisation - en médecine.

En conjuguant leurs domaines d'expertise respectifs, Dahl, professeur agrégé de génie chimique et de génie biomédical, et islamique, professeur agrégé de recherche en science et génie des matériaux, travaillent ensemble depuis des années pour répondre à de nombreuses questions liées à l'utilisation de structures à base de nanotubes de carbone pour l'administration de médicaments.

Au cours des années, Dahl et Islam ont fait des progrès significatifs dans la recherche biomédicale sur les nanotubes de carbone, juste en 2016, ils ont déjà publié deux articles détaillant leurs recherches sur l'ingénierie des protéines qui enveloppent des types spécifiques de médicaments afin qu'ils soient délivrés plus efficacement. Les drogues, lorsqu'il est livré aux cellules du corps, s'asseoir à la surface des nanotubes de carbone, sont ensuite recouverts de protéines.

Image donnant une pilule à un chien. Afin de le faire, on l'envelopperait dans du fromage pour masquer le médicament et le rendre plus attrayant. Dans le même esprit, pour améliorer l'administration de médicaments, Dahl et Islam ont conçu des protéines qui s'enroulent autour des nanotubes de carbone enrobés de médicament. Les cellules, qui aiment ces protéines, prendre plus facilement le médicament, tout comme un chien mangerait plus facilement la pilule enrobée de fromage.

« L'avantage de l'utilisation de nanotubes de carbone pour administrer des médicaments est que, scientifiquement, ils ne sont que du carbone, " explique Dahl. " Ils sont similaires au graphite dans les crayons, diamant, ou char—ils sont simplement organisés d'une manière différente. Mais parce qu'ils sont en treillis de cette certaine manière, les cellules ne les décomposent pas. Un autre avantage de cette méthode d'administration de médicament est le fait que ces nanotubes sont presque complètement inertes vis-à-vis de la cellule. Vous pouvez en avoir des dizaines de millions à l'intérieur de la cellule avant qu'il n'y ait un réel impact sur la cellule, et cela signifie que vous pouvez administrer une énorme quantité de médicament et que cela ne perturbe pas vraiment les cellules. »

Les deux articles publiés cette année, intitulé « Enhanced intracellular delivery of small Molecules and Drugs via non-covalent ternary dispersions of single-wall carbon nanotubes » et « Delivering single-walled carbon nanotubes to the nucleus using engineeringnuclear protein domaines, " sont une étape énorme dans l'avancement de ce domaine. Si les cellules sont plus susceptibles d'absorber de grandes quantités de médicament délivré, alors l'efficacité du médicament augmente considérablement.

La prochaine question à aborder ? Comment cibler des cellules spécifiques.

"Maintenant que nous comprenons comment disperser les nanotubes de carbone, comment contrôler la toxicité, comment les livrer aux cellules, comment les détecter ou identifier où ils se trouvent dans la cellule - nous sommes maintenant dans un endroit où nous pouvons commencer à cibler des cellules spécifiques, ", dit Islam. "Parce que les nanotubes de carbone ont une surface si élevée et qu'ils pénètrent dans la cellule par millions, vous pouvez avoir une très grande efficacité de livraison à une cellule spécifique."

En juin, Dahl et Islam présenteront chacun des aspects de ce travail lors du Symposium Carbon Nanostructures in Medicine and Biology de la conférence Electrochemical Society, un lieu de rencontre où les leaders dans le domaine discutent depuis longtemps des progrès de la technologie et de la science des nanomatériaux. Dahl et Islam sont fiers que leur collaboration ait permis l'innovation dans le domaine de la bionanomédecine et de l'administration de médicaments, incarnant l'esprit de recherche interdisciplinaire de Carnegie Mellon.