Les nanoparticules cristalsomes polymères ont une demi-vie de 24 heures et peuvent durer plus de 96 heures dans la circulation sanguine, des chiffres qui dépassent de loin les médicaments injectables actuels. Crédit :Université Drexel
Choisir le bon emballage pour transporter une cargaison précieuse d'un point A à un point B peut être une tâche ardue au bureau de poste. Pour quelques temps, les scientifiques ont été confrontés à un ensemble de questions similaires lors de l'emballage des médicaments à administrer dans le sang :quelle quantité d'emballage le maintiendra en sécurité ? Est-ce le bon matériel d'emballage ? C'est trop gros ? C'est trop lourd ? Des chercheurs de l'Université Drexel ont développé un nouveau type de conteneur qui semble parfaitement adapté à la livraison.
Les médicaments par voie intraveineuse ont fait d'importants progrès ces dernières années comme moyen de cibler directement les maladies là où elles surviennent à l'intérieur du corps. Mais faire passer le médicament dans la circulation sanguine au bon endroit et le libérer au bon moment n'est pas une tâche facile. Le corps est conçu pour détecter et éliminer les corps étrangers, la conception réussie d'un vaisseau pour l'administration ciblée de médicaments nécessite donc autant d'ingénierie que de ruse.
« Les récipients de livraison ont traditionnellement été conçus pour éviter la reconnaissance par le système immunitaire en imitant les matériaux naturellement présents dans le corps, tels que des cellules ou des liposomes, " a déclaré Christophe Li, Doctorat., professeur de science des matériaux au Collège d'ingénierie de Drexel. "Mais le problème avec les supports artificiels précédemment signalés est qu'ils ne sont pas toujours assez durables pour atteindre les extrémités du corps."
Li et Hao Cheng, Doctorat., un professeur adjoint au College of Engineering a dirigé un groupe de chercheurs qui ont développé un boîtier en cristal de polymère pour l'administration de médicaments par voie intraveineuse. Leur travail, qui vient d'être publié dans la revue Communication Nature montre comment ces "cristalsomes, " conçu pour être assez durable pour longtemps, trajets intraveineux, peut survivre à l'emballage actuel de nanoparticules artificielles, ce qui signifie que les médecins peuvent l'utiliser pour traiter directement les maladies du corps, avec exactement la bonne quantité de médicament.
"Les crystalsomes imitent structurellement les liposomes et les polymersomes classiques utilisés pour l'administration de médicaments, mais mécaniquement ils sont plus robustes grâce à leur coque en monocristal, " dit Li.
Dans des expériences de circulation sanguine et de biodistribution, Les cristalsomes polymères de Li ont une demi-vie de 24 heures et peuvent durer plus de 96 heures dans le sang, des chiffres qui dépassent de loin les médicaments injectables actuels.
Des chercheurs de l'Université Drexel ont conçu une nanoparticule de polymère, appelé un « cristallin, " dont la combinaison unique de structures polymères le rend exceptionnellement durable dans la circulation sanguine, et un excellent candidat pour l'administration de médicaments par voie intraveineuse. Crédit :Université Drexel
« Les crystalsomes sont étroitement scellés afin que le médicament ne soit pas libéré avant d'atteindre les sites cibles. Ainsi, le médicament peut être administré à des doses plus élevées, comme voulu, aux afflictions dans le corps, sans provoquer d'effets secondaires graves associés à la libération précoce du médicament, " a dit Li. " Et une administration intraveineuse plus directe signifie que les traitements sont susceptibles d'être plus efficaces. "
Le groupe de Li a combiné son travail unique sur la croissance des sphères de cristal et des nanobrosses auto-assemblées pour produire cette capsule spéciale qui est juste assez épaisse pour enfermer en toute sécurité le médicament, et comporte également une gamme de brins de polymère qui peuvent éloigner les protéines qui signalent les corps étrangers à éliminer.
La méthode de création des cristalsomes, que Li's Soft Materials Lab a initialement développé en 2016, ressemble à une combinaison d'huile et d'eau pour créer des perles liquides en suspension. Dans cette application, les billes encapsulent deux types de brins polymères qui, une fois refroidi, se condenser dans le solide, cristalsome sphérique en forme de coquille d'œuf, protégeant la cargaison en forme de jaune à l'intérieur.
Alors qu'un ensemble de polymères, appelé acide poly L-lactide ou PLLA, se rapprochent pour former l'enveloppe ondulée de la sphère, l'autre variété, poly éthylène glycol ou PEG, attirer l'attention comme des moustaches à sa surface. Les polymères PEG sont connus pour empêcher les protéines de se fixer aux surfaces solides, ainsi, la répartition uniforme de ces polymères à l'extérieur du cristalsome l'empêche d'être signalé par les protéines du système immunitaire comme un envahisseur corporel.
"Pris ensemble, ces caractéristiques confèrent au crystalsome sa résistance supérieure dans la circulation sanguine, " dit Cheng, dont le groupe de recherche est spécialisé dans l'ingénierie de molécules pour l'administration de médicaments par voie intraveineuse.
La découverte fournit une stratégie pour produire des nanomatériaux à longue circulation, ce qui pourrait conduire à une nouvelle classe de supports de nanoparticules polymères pour l'administration de médicaments et la thérapie génique, selon les chercheurs.
« L'ingénieux, incurvé, les nanocapsules de cristal de polymère rapportées ici restent robustes tout en circulant dans le sang, une caractéristique potentiellement importante pour la délivrance de médicaments et de thérapies géniques, " a déclaré Andrew Lovinger, le responsable du programme de recherche sur les matériaux qui a supervisé le financement du travail par la National Science Foundation. « NSF est fière d'avoir soutenu cette importante recherche, qui intègre les missions de l'agence pour promouvoir le progrès de la science ainsi que contribuer à l'avancement de la santé de la nation. »
