Image en microscopie électronique d'un nanobol magnétique recouvert d'or. Crédit :Université de Californie - San Diego
Imaginez un appareil qui pourrait transporter des médicaments vers n'importe quel site malade du corps à l'aide d'un petit aimant. Des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego ont fait un pas vers cet objectif en développant des vaisseaux nanométriques, appelés nanobols, qui pourraient être remplis de molécules médicamenteuses et contrôlés avec des aimants pour une administration guidée à des tissus et organes spécifiques, y compris les tissus cancéreux, petits organes tels que le pancréas et les zones difficiles d'accès comme le cerveau.
"Notre objectif est de développer des vecteurs de médicaments que nous pouvons diriger vers n'importe quelle partie du corps, les y maintenir jusqu'à ce qu'ils libèrent leur charge utile, puis éloignez-les - tout cela à l'aide d'un petit aimant, " dit Ratneshwar Lal, professeur de bio-ingénierie, génie mécanique et science des matériaux à la Jacobs School of Engineering de l'UC San Diego.
"Plus important, nous voulons diriger ces transporteurs de médicaments vers des endroits du corps où les médicaments ne peuvent généralement pas passer, comme la barrière hémato-encéphalique, " a déclaré Lal. Cela offrirait une nouvelle façon de cibler et de traiter les maladies du cerveau comme la maladie d'Alzheimer et le glioblastome, la plus maligne des tumeurs cérébrales.
Dans une étude précédente, Lal et son équipe ont montré qu'ils peuvent guider magnétiquement des nanoparticules en toute sécurité à travers la barrière hémato-encéphalique chez la souris.
Maintenant, l'équipe a poussé ses recherches plus loin en fabriquant des nanobols qui pourraient être utilisés pour stocker et transporter des médicaments, et potentiellement être utilisé pour détecter les cellules et les tissus malades.
Les nanobols, qui sont au stade de la preuve de concept, sont des nanoparticules de silice en forme de bol - plus petites que la largeur d'un cheveu humain - enrobées d'une couche d'or, avec des nanoparticules magnétiques d'oxyde de fer prises en sandwich entre les couches de silice et d'or. Dans un article récent publié dans la revue Nanoéchelle , les chercheurs ont montré que les nanobols pouvaient être déplacés par un petit aimant, sont capables de pénétrer à l'intérieur des cellules normales et cancéreuses et pourraient être utilisées pour détecter la présence de molécules de faible abondance.
Schéma de la synthèse nanobowl. Crédit :Université de Californie - San Diego
Lal a souligné que trois avantages majeurs de ce système sont :(1) le transport vers des emplacements spécifiques en utilisant un petit champ magnétique externe (des systèmes existants similaires nécessitent un grand champ magnétique, comme l'IRM, pour les transports); (2) la charge utile peut être libérée à la demande à l'aide d'un aimant, chaleur ou lumière; et (3) le système peut maintenir la charge utile au même endroit pendant longtemps (à l'aide d'un champ magnétique contrôlé), ce qui augmentera la concentration locale de la charge utile (médicaments ou molécules d'imagerie) là où elle est le plus nécessaire, ce qui peut réduire les effets secondaires des médicaments sur d'autres zones du corps.
Les chercheurs ont créé les nanobols dans une synthèse en plusieurs étapes. Ils ont d'abord fabriqué des modèles de nanoparticules de silice sphériques avec des noyaux de polystyrène partiellement exposés. La surface de silice a été fonctionnalisée, puis recouvert de nanoparticules d'oxyde de fer magnétique suivi d'une couche d'or. Les noyaux de polystyrène sont restés intacts et ont été lavés avec un solvant organique, laissant derrière lui une cavité pour créer le nanobol.
Les chercheurs ont montré qu'ils pouvaient utiliser un petit aimant pour déplacer les nanobols à travers un hydrogel. "Cela suggère une utilisation potentielle des nanobols pour une administration contrôlée magnétiquement à travers les tissus mous, " les chercheurs ont rapporté dans le Nanoéchelle papier.
En raison de leur revêtement en or, les nanobols pourraient être utilisés pour l'imagerie. Dans leurs expériences, les chercheurs ont montré que des molécules à des concentrations extrêmement faibles, qui sont généralement impossibles à voir spectroscopiquement, ont été facilement détectés en présence des nanobols. Cette fonctionnalité a des applications dans la détection précoce des marqueurs de la maladie, les chercheurs ont dit.
Dernièrement, les nanobols pourraient être absorbés par des cellules vivantes. Les chercheurs ont incubé les nanobols avec des lignées cellulaires prostatiques normales et cancéreuses. En deux heures, les nanobols ont été trouvés à l'intérieur des cellules.
Comme prochaine étape, Lal et son équipe prévoient de fabriquer des capuchons pour les nanobols qui peuvent être déclenchés pour s'ouvrir à la demande afin de libérer des médicaments. « Cela nous permettrait de contrôler la libération de charges utiles de médicaments dans notre système, " dit Lal.
