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  • Un nouveau modèle informatique conçoit une stratégie d'administration de médicaments pour lutter contre le cancer

    Les chercheurs ont confirmé que longtemps, mince, les particules dites unidimensionnelles traversent généralement mieux les pores des tumeurs. Crédit : Kevin Craft

    Des chercheurs de Stanford ont créé une simulation informatique, validé par des résultats expérimentaux, pour aider à concevoir des nanoparticules d'administration de médicaments qui transportent des médicaments anticancéreux directement vers les tumeurs, tout en minimisant les effets secondaires potentiels sur les cellules saines.

    Bryan Smith, directeur du laboratoire de nanomédecine translationnelle du programme de radiologie et d'imagerie moléculaire de Stanford, et Eric Shaqfeh, professeur de génie chimique et de génie mécanique, décrivent leur travail dans le numéro du 18 septembre de Journal biophysique .

    L'étude s'appuie sur des recherches antérieures, qui a montré que les médicaments intégrés dans les nanoparticules sont généralement mieux à même d'échapper aux barrières biologiques que les molécules médicamenteuses en liberté. Pourtant, même les nanoparticules ont jusqu'à présent montré un succès limité pour atteindre leurs cibles. Le barrage routier critique a été de faire passer le médicament de la circulation sanguine dans la tumeur. Donc, dans leur étude, les chercheurs ont cherché à identifier la forme optimale pour que les nanoparticules agissent en tant que vecteur moléculaire pour faire sortir les médicaments à petites molécules des vaisseaux sanguins et dans les fluides interstitiels qui baignent la tumeur où les médicaments peuvent pénétrer dans les cellules cancéreuses. Une fois à l'intérieur, les nanoparticules se dissolvent, permettant aux molécules médicamenteuses de tuer les cellules tumorales.

    La stratégie d'administration des nanoparticules exploite l'une des grandes faiblesses du cancer :la manière aléatoire dont les tumeurs se développent.

    En combinant les connaissances de Shaqfeh sur la dynamique des fluides avec les connaissances de Smith sur le flux de nanoparticules et la biologie vasculaire, à travers des simulations et des expériences, les chercheurs ont montré comment des nanoparticules de différentes formes circulent dans les vaisseaux sanguins, dégringoler à travers ces pores dans les vaisseaux sanguins tumoraux et atteindre les cellules malignes.

    Les chercheurs ont dit que parce que les cancers peuvent être très différents, les formes et les tailles des systèmes de délivrance de nanoparticules peuvent devoir être adaptées à la tumeur spécifique. Contrairement aux modèles précédents, qui a simplifié à l'extrême les formes des nanoparticules, les chercheurs affirment que leur modèle devrait aider les concepteurs de médicaments à prédire avec précision la forme et la taille optimales des particules afin de traiter le plus efficacement possible la tumeur.

    L'équipe de Stanford a également validé leurs hypothèses théoriques avec des expériences du monde réel. La combinaison de simulations et d'expériences les a aidés à révéler que mince, les particules dites unidimensionnelles traversent généralement mieux les pores. Les chercheurs ont également appris que le processus de diffusion précédemment négligé, à travers lequel les particules se déplacent des zones de concentration plus élevée vers moins, peut jouer un rôle étonnamment important pour déterminer si les nanoparticules glissent à travers les pores.

    Dans des recherches futures, Smith et Shaqfeh espèrent explorer comment les polymères qui rendent les nanoparticules plus biocompatibles contrôlent leurs propriétés d'administration. Ils prévoient également d'élargir leurs modèles pour inclure les forces électriques qui pourraient amener les pores à attirer ou à repousser les nanoparticules.


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