Pour la première fois, des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont démontré que le succès de l'administration de médicaments à partir de nanoparticules peut être quantifié à l'intérieur d'une cellule.

"Nous pouvons dire avec précision quelle quantité de drogue a été libérée du support à un moment donné, " a déclaré Dipanjan Pan, professeur adjoint de bio-ingénierie à l'Illinois. "Au meilleur de nos connaissances, cela représente le premier exemple d'une étape, procédure facile pour synthétiser des nanoparticules de carbone pro-drogue-passivées. Le résultat est significatif et peut éventuellement aider à augmenter l'efficacité de la thérapie et nous aider à mieux comprendre ce qui motive l'entrée cellulaire des nanoparticules et la libération de médicaments.

« Bien que la nanotechnologie soit un domaine naissant, son potentiel de détection et de traitement des maladies humaines est fascinant, " ajouta Pan. " Mais, pour que ces technologies passionnantes couvrant de minuscules agents progressent vers une utilisation humaine, nous devons bien comprendre les mécanismes qui sous-tendent leur absorption intracellulaire au sein de nos réseaux biologiques complexes. Il est également très important de trouver un moyen fiable de surveiller la libération du médicament pour évaluer le succès du processus. »

Pan a expliqué que les plateformes actuelles d'administration de médicaments souffrent de lourdes charges (par exemple, échapper au système immunitaire pour atteindre le tissu cible). Étant donné que ces véhicules de livraison rencontrent de multiples obstacles en route vers leur cible, la libération prématurée des drogues de la cargaison conduit souvent à des résultats infructueux.

« Une compréhension fondamentale de la science fondamentale du transport des particules permettra de réussir à contrôler et à manipuler l'administration de médicaments, " dit Pan. " Dans ce travail, nous posons des questions critiques telles que, « Quelle quantité de médicament est libérée par la nanoparticule une fois que les particules pénètrent dans les cellules ? » « Existe-t-il un moyen de suivre la progression de ce processus de livraison ? » « Comment pourrions-nous quantifier la quantité de médicament qui a déjà été libérée de la particule et quelle quantité est encore retenue à l'intérieur ? »"

Autrefois, les chercheurs ont montré que la libération du médicament peut être étudiée dans des tubes à essai; cependant, la quantification n'est pas anodine en présence d'une cellule vivante.

"Les informations spatiales et spectrales d'un nanosupport et de sa charge utile sont cruciales pour l'avancement de l'imagerie basée sur la luminescence, détection de maladies, et traitement en milieu biologique complexe, " dit Santosh Misra, associé postdoctoral à l'Illinois et premier auteur de l'article paru dans Matériaux fonctionnels avancés . "Pour la première fois, nous montrons que, en utilisant une technique d'imagerie hyperspectrale, cela peut être réalisé. Nos résultats ont montré que nous pouvons cartographier avec précision la quantité de médicament qui a été libérée de la particule à un moment donné. Nous éclairons également la voie mécanistique de la nanoparticule, par lequel il s'intériorise dans une cellule cancéreuse."

Le groupe de recherche de Pan a conçu trois systèmes comprenant des zwitterionic (une molécule neutre avec des charges électriques positives et négatives) et des nanoparticules stabilisées par les phospholipides comme système modèle pour l'administration de médicaments fluorescents et non fluorescents, démontrant le concept avec un médicament anticancéreux approuvé par la FDA sur les cellules cancéreuses du sein.

« Les résultats ont montré que les nanoparticules et les agents thérapeutiques peuvent être cartographiés et mesurés simultanément, sauf exigence d'un colorant, offrant ainsi de nouvelles pistes de caractérisation spatio-temporelle et de détection et quantification synchrones de la charge utile et du porteur, ", a déclaré Pan. "Je prévois que nos résultats aideront la communauté biomédicale à repenser le niveau de contrôle nécessaire lorsqu'elle travaille avec des transporteurs de médicaments, et finalement un résultat thérapeutique beaucoup (plus) efficace sera envisagé."