Des chercheurs de l'UCLA ont développé une méthode rentable pour surveiller rapidement la dégradation des nanoparticules porteuses de médicaments à l'aide d'un microscope à puce. Cette plateforme de caractérisation des nanoparticules est basée sur l'holographie et permet de suivre avec précision les changements de taille des nanocapsules en cours de dégradation, tout en libérant le contenu de leur cargaison de drogue. Cette recherche fournit aux scientifiques un outil de mesure puissant qui peut être utilisé pour concevoir de meilleures nanocapsules pour l'administration de médicaments et d'autres applications liées à la nanomédecine.

La nanotechnologie a acquis une importance pratique, y compris dans l'administration de médicaments. Le marché mondial de la nanomédecine devrait atteindre 350 milliards de dollars d'ici 2025. La conception et la synthèse de nanoparticules dégradables sont très importantes dans les domaines de l'administration de médicaments et de la nanomédecine. Bien qu'une évaluation précise des taux de dégradation des nanoparticules améliorerait la caractérisation et l'optimisation des véhicules d'administration de médicaments, les approches traditionnelles utilisées pour surveiller la libération de médicaments à partir de nanoparticules et de nanocapsules reposent sur l'utilisation de technologies de pointe telles que la microscopie électronique, diffusion de lumière dynamique, ou d'autres méthodes biochimiques, qui ont tous des inconvénients et des limitations pratiques. La plupart de ces instruments sont chers, et n'ont pas la capacité de surveiller la dégradation des nanoparticules en temps réel.

La méthode d'imagerie holographique de l'UCLA, d'autre part, a une précision proche des appareils de mesure haut de gamme, mais à une fraction de leur coût et de leur complexité. Il a été construit à partir de pièces imprimées en 3D et comprend des éléments optiques à faible coût, formant un microscope optique à puce qui pèse environ une livre et peut être utilisé à l'aide de n'importe quel ordinateur de bureau ou portable. Cet outil holographique de caractérisation des nanoparticules peut être utilisé pour mesurer la taille de nanoparticules individuelles sur une large gamme de densités de particules, de quelques dizaines à plusieurs dizaines de milliers de nanoparticules par microlitre, et peut détecter des nanoparticules aussi petites que ~ 40 nm.

"Grâce à cette collaboration entre mon laboratoire et celui du professeur Tatiana Segura à l'UCLA, nous avons créé une méthode de calcul puissante et rentable qui permet une surveillance à haut débit de la dégradation de tout type de nanoparticule en utilisant un volume d'échantillon extrêmement petit qui est au moins 1000 fois plus petit que ce qui est requis par d'autres techniques optiques, offrant des économies de coûts supplémentaires par mesure, " dit Aydogan Ozcan, qui a dirigé l'équipe de recherche et est professeur de génie électrique et de bio-ingénierie de l'UCLA et directeur associé du California NanoSystems Institute (CNSI).

Dr Ozcan et son collaborateur, Dr. Segura du département de génie chimique et biomoléculaire de l'UCLA, avec des post-doctorants, Drs. Aniruddha Ray et Shuoran Li, utilisé cette méthode d'imagerie holographique pour caractériser un système de nanocapsules à base de polymère utilisé pour délivrer un facteur de croissance endothélial vasculaire, une protéine qui peut aider à la récupération d'un AVC et à la cicatrisation des plaies. Les facteurs de croissance sont particulièrement critiques pour la fonction cellulaire régulière et leur incorporation dans les nanomatériaux thérapeutiques a été un axe majeur de la recherche récente, ce qui rend ce nouvel outil holographique de caractérisation des nanoparticules très opportun.