De minuscules bouteilles de silice remplies de médicaments et d'un matériau spécial sensible à la température pourraient être utilisées pour l'administration de médicaments afin de tuer les cellules malignes uniquement dans certaines parties du corps, selon une étude publiée récemment par des chercheurs du Georgia Institute of Technology.

L'équipe de recherche a conçu un moyen de créer des sphères creuses à base de silice d'environ 200 nanomètres, chacune avec un petit trou dans la surface qui pourrait permettre aux sphères d'encapsuler une large gamme de charges utiles à libérer plus tard à certaines températures seulement.

Dans l'étude, qui a été publié le 4 juin dans la revue Angewandte Chemie Édition Internationale , les chercheurs décrivent l'emballage des sphères avec un mélange d'acides gras, un colorant proche infrarouge, et un médicament anticancéreux. Les acides gras restent solides à la température du corps humain mais fondent quelques degrés au-dessus. Lorsqu'un laser infrarouge est absorbé par le colorant, les acides gras seront rapidement fondus pour libérer le médicament thérapeutique.

"Cette nouvelle méthode pourrait permettre aux thérapies par perfusion de cibler des parties spécifiques du corps et d'annuler potentiellement certains effets secondaires, car le médicament n'est libéré que là où la température est élevée, " a déclaré Younan Xia, professeur et président de la famille Brock au département de génie biomédical Wallace H. Coulter de Georgia Tech et de l'Université Emory. "Le reste du médicament reste encapsulé par les acides gras solides à l'intérieur des bouteilles, qui sont biocompatibles et biodégradables."

Les chercheurs ont également montré que la taille du trou pouvait être modifiée, permettant des nanocapsules qui libèrent leurs charges utiles à des vitesses différentes.

"Cette approche est très prometteuse pour les applications médicales qui nécessitent une libération contrôlée des médicaments et présente des avantages par rapport aux autres méthodes de libération contrôlée de médicaments, " dit Xia.

Une méthode antérieure pour obtenir une libération contrôlée de médicament consiste à charger le matériau sensible à la température dans des lipoprotéines de basse densité, qui est souvent appelé « mauvais cholestérol ». Une autre méthode consiste à charger le mélange dans des nanocages en or. Les deux ont des inconvénients dans la façon dont le matériau utilisé pour encapsuler les médicaments interagit avec le corps, selon l'étude.

Pour fabriquer les bouteilles à base de silice, l'équipe de recherche a commencé par fabriquer des sphères en polystyrène avec une petite nanoparticule d'or incrustée à sa surface. Les sphères sont ensuite recouvertes d'un matériau à base de silice partout sauf là où la nanoparticule d'or est incrustée. Une fois l'or et le polystyrène retirés, il ne reste qu'une sphère de silice creuse avec une petite ouverture. Pour ajuster la taille de l'ouverture, les chercheurs ont simplement modifié la taille de la nanoparticule d'or.

Le processus de chargement des bouteilles avec leur charge utile consiste à tremper les sphères dans une solution contenant le mélange, évacuer l'air emprisonné, puis laver l'excès de matériau et la charge utile avec de l'eau. Les nanocapsules résultantes contiennent un mélange homogène du matériau sensible à la température, le médicament thérapeutique, et le colorant.

Pour tester le mécanisme de déclenchement, les chercheurs ont ensuite mis les nanocapsules dans l'eau et ont utilisé un laser proche infrarouge pour chauffer le colorant tout en suivant la concentration de la thérapeutique libérée. Le test a confirmé que sans l'utilisation du laser, le médicament reste encapsulé. Après quelques minutes de chauffe, concentrations de la rose thérapeutique dans l'eau.

"Ce système de libération contrôlée nous permet de faire face aux effets indésirables associés à la plupart des chimiothérapies en ne libérant le médicament qu'à une dose supérieure au niveau toxique à l'intérieur du site malade, " dit Jichuan Qiu, un stagiaire postdoctoral dans le groupe Xia.