La chimiothérapie est souvent utilisée comme traitement de suivi après l'ablation chirurgicale d'une tumeur cancéreuse afin de détruire toutes les cellules cancéreuses restantes, mais les médicaments de chimiothérapie intraveineuse ont des effets secondaires notoires et ne sont pas toujours efficaces.

Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont développé ce qui est essentiellement un « spray chimio » – un médicament de chimiothérapie tel que la doxorubicine qui est encapsulé dans des nanoparticules et peut être pulvérisé directement sur la surface des tissus près du site de la tumeur. En raison de la composition chimique des nanoparticules et des cellules cancéreuses, les nanoparticules sont absorbées efficacement principalement par les cellules cancéreuses et la libération du médicament est déclenchée par l'environnement chimique à l'intérieur des cellules cancéreuses. Par rapport à la chimiothérapie intraveineuse conventionnelle, le spray topique promet d'offrir un risque plus faible de toxicité systémique et de meilleurs effets thérapeutiques.

Les chercheurs, dirigé par Hyung Joon Cha à l'Université des sciences et technologies de Pohang en Corée du Sud, ont publié un article sur la thérapie anticancéreuse pulvérisable dans un récent numéro de ACS Nano .

Les chercheurs ont dû surmonter plusieurs défis afin de développer le spray de chimiothérapie à base de nanoparticules. L'un des premiers était de trouver un moyen pour les nanoparticules de coller à l'extérieur des cellules tumorales, qui sont entourés de fluides corporels. En général, il est très difficile de concevoir des nanoparticules capables d'adhérer à des surfaces solides dans des environnements aqueux.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs se sont tournés vers les moules marines, qui produisent une "colle de moules" spéciale afin de coller aux roches humides dans des conditions d'eau de mer difficiles. Des recherches récentes ont montré que cette colle, qui se compose de protéines adhésives de moules (MAP), peut servir de matériau bioadhésif pour des applications biomédicales. En raison de la disponibilité limitée des PAM naturels, dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé une forme bio-ingénierie de MAP, qui, selon eux, permet aux nanoparticules d'adhérer aux surfaces des tissus cutanés porcins dans des conditions aqueuses pendant plus d'un mois.

En plus d'aider les nanoparticules à adhérer, les MAP contiennent également des composants qui permettent aux nanoparticules porteuses de médicaments d'entrer et de détruire les cellules cancéreuses, tout en contournant les cellules saines. L'une des raisons d'une absorption cellulaire plus élevée des nanoparticules dans les cellules cancéreuses est le taux métabolique plus élevé des cellules cancéreuses par rapport aux cellules normales. En outre, les cellules cancéreuses ont également des surfaces chargées négativement, et les MAP contiennent des résidus chargés positivement, provoquant une attraction entre les nanoparticules et les cellules cancéreuses.

Les nanoparticules pénètrent généralement dans les cellules cancéreuses par un processus d'absorption cellulaire tel que l'endocytose, après quoi ils sont transportés vers le noyau de la cellule. Lorsqu'ils sont exposés à l'environnement acide d'organites appelés endolysosomes, les nanoparticules reçoivent la gâchette pour libérer leur cargaison, comme la doxorubicine ou un autre médicament anticancéreux. Parce que la libération du médicament est sensible au pH, les médicaments hautement toxiques restent encapsulés dans les nanoparticules jusqu'à ce qu'ils atteignent l'endolysosome dans les cellules cancéreuses, laissant généralement les autres parties du corps indemnes.

Le traitement pulvérisable offre également un deuxième type d'agent anticancéreux, un acide aminé appelé DOPA qui provient de la colle de moules bio-ingénierie. En plus de jouer un rôle clé dans l'adhérence de surface, DOPA épuise également le fer (Fe3 ⁺ ) dans les cellules cancéreuses. Comme le fer favorise la prolifération des cellules cancéreuses, son épuisement contribue à affaiblir davantage la cellule cancéreuse et conduit finalement à l'apoptose (mort cellulaire).

« Les nanoparticules collantes pulvérisables à base de protéines adhésives de moule facilitent non seulement l'administration dirigée de médicaments via un processus de pulvérisation pratique pendant l'intervention chirurgicale, mais également induire un effet anticancéreux efficace basé sur la rétention et l'efficacité d'absorption du médicament significativement améliorées dans la lésion cancéreuse, " Cha dit Phys.org . "Par conséquent, notre système d'administration de médicament localisé à base de nanoparticules peut compenser les inconvénients d'une faible efficacité d'administration de médicament et d'une toxicité systémique dans le système d'administration systémique."

À l'avenir, les chercheurs prévoient d'étudier des moyens d'étendre la méthode de pulvérisation à différents types de thérapies pour traiter une grande variété de maladies.

« Dans cette recherche, nous avons appliqué des nanoparticules adhésives pulvérisables sur les surfaces des tissus à l'aide d'un atomiseur à air comprimé, " a déclaré Cha. "Nous prévoyons d'étendre les applications thérapeutiques en fonction des types de pulvérisation tels que la pulvérisation endoscopique ou laparoscopique pour divers traitements contre le cancer. En outre, nous développerons un système d'administration locale pour divers agents thérapeutiques tels que le gène, peptidique, ou des agents photothermiques ainsi que d'autres médicaments chimiques.

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