Le cancer tue plus d'un demi-million d'hommes, femmes, et des enfants chaque année aux États-Unis, et la chimiothérapie n'est que légèrement plus discriminante que la maladie qu'elle traite. Par conséquent, de nombreux traitements anticancéreux tuent les cellules dans tout le corps et provoquent de graves effets secondaires. De nouvelles recherches IRP pourraient résoudre ce problème en créant un moyen de libérer ces composés toxiques uniquement quand et où les médecins le souhaitent.

Les récentes révolutions de la science des matériaux permettent aux chercheurs de manipuler les matériaux au niveau de molécules et d'atomes individuels.

Les scientifiques profitent de ces percées pour créer des méthodes de contrôle de l'emplacement, Horaire, et la posologie de l'administration du médicament dans le corps.

De telles techniques seraient une aubaine particulière pour les patients cancéreux, car les médicaments de chimiothérapie sont toxiques à la fois pour les cellules tumorales et certaines cellules saines. Par conséquent, lorsque ces médicaments sont administrés par des moyens traditionnels et autorisés à circuler dans tout le corps, ils produisent des effets secondaires graves. Si les médicaments pouvaient être contenus jusqu'à ce qu'ils atteignent une tumeur, le traitement serait à la fois plus efficace et moins nocif pour le reste du corps.

"Durant la dernière décennie, d'importants efforts de recherche ont porté sur la conception de nanomatériaux dont les propriétés et, donc, les comportements sont régulés de manière programmable, " dit l'enquêteur principal de l'IRP Xiaoyuan 'Shawn' Chen, Doctorat., l'auteur principal de la nouvelle étude. "Le défi est de concevoir et de synthétiser un système d'administration de médicaments qui soit sensible à la fois aux stimuli internes spécifiques à la tumeur comme le pH et aux stimuli externes comme la chaleur ou un champ magnétique."

Dans leur nouvelle étude, C'est exactement ce que le Dr Chen et son équipe ont fait. Leur système d'administration de médicaments de pointe repose sur deux « portes logiques, ' dont chacun agit comme un interrupteur de sécurité pour empêcher la libération d'un médicament à moins qu'une condition particulière ne soit remplie. Des méthodes similaires ont été conçues dans le passé qui utilisent une porte logique, mais celui du Dr Chen est le premier à en utiliser deux.

« Deux portes logiques peuvent permettre une administration et une libération plus précises et contrôlables des médicaments, " explique-t-il. " La libération du médicament ne peut être effectuée qu'à la condition que de multiples stimuli internes et externes soient satisfaits simultanément, afin de réduire la toxicité des médicaments et d'obtenir une libération ciblée."

L'approche thérapeutique du Dr Chen utilise des des emballages microscopiques appelés nanovésicules remplis d'un médicament de chimiothérapie modifié, qui est composé de deux molécules du médicament anticancéreux doxorubicine connectées à une molécule de colorant qui se réchauffe lorsqu'elle absorbe la lumière proche infrarouge. Tout comme de nombreuses chimiothérapies traditionnelles, les nanovésicules sont injectées dans une veine et circulent dans tout le corps, y compris à la tumeur. La première porte logique est déverrouillée lorsqu'un clinicien projette un laser de lumière proche infrarouge dans la tumeur. Lorsque le laser frappe les nanovésicules situées parmi les cellules cancéreuses, il chauffe le colorant attaché à la doxorubicine. La température élevée provoque alors la décomposition d'un autre produit chimique à l'intérieur des nanovésicules et la libération instable, atomes hautement réactifs appelés radicaux libres. Les radicaux libres réagissent avec l'enveloppe de la nanovésicule, qui est fait d'un matériau qui se dégrade lorsqu'il rencontre des radicaux libres.

Une fois la vésicule désintégrée, le médicament de chimiothérapie modifié se répand dans la tumeur. À ce point, la deuxième porte logique est déclenchée par l'environnement acide de la tumeur, qui brise la liaison chimique spéciale qui relie le médicament doxorubicine à la molécule de colorant générant de la chaleur. Une fois déchaîné, le médicament est capable de faire des ravages sur la tumeur.

De nombreuses expériences ont montré que le système d'administration de médicaments fonctionnait exactement comme l'équipe du Dr Chen l'avait conçu, empêchant la libération de la chimiothérapie, sauf lorsque les nanovésicules ont été exposées à des conditions plus chaudes et plus acides que celles que l'on trouve généralement dans le corps humain. De plus, la méthode d'administration du médicament a considérablement réduit la taille des tumeurs chez les souris et prolongé la vie des animaux tout en causant des dommages minimes au reste de leur corps.

L'équipe du Dr Chen doit maintenant effectuer d'autres tests avec différents types de tumeurs. Le groupe prévoit également d'étendre sa méthode de création de nanovésicules spécialement conçues, ainsi que d'explorer d'autres moyens qu'un laser pour déclencher la libération du médicament, puisque les lasers peuvent avoir des difficultés à atteindre les tumeurs dans certaines parties du corps.

"C'est un système prometteur d'administration et de libération de médicaments, " dit le Dr Chen. " Il peut contrôler la libération des médicaments avec plus de précision et améliorer l'effet thérapeutique tout en réduisant les effets toxiques et secondaires des médicaments de chimiothérapie. "