Les nanomoteurs sont des dispositifs moléculaires ou nanométriques qui peuvent se déplacer dans un milieu biologique en convertissant l'énergie chimique en mouvement, et peut être utilisé pour l'administration de médicaments pharmaceutiques à des parties spécifiques du corps. Typiquement, les nanomoteurs utilisent des biomolécules pour la propulsion. Cependant, ces molécules peuvent subir une dégradation lorsqu'elles sont dans le corps. Des chercheurs de l'Institute for Complex Molecular Systems (ICMS) de l'Université de technologie d'Eindhoven (TU/e) ainsi que des chercheurs de l'Université de Soochow, Université de Swansea, et l'Institut de bio-ingénierie de Catalogne (IBEC) ont développé une nouvelle approche hybride pour les nanomoteurs biodégradables où les nanoparticules inorganiques stockées dans les nanomoteurs aident à propulser les nanomoteurs. Cette étude a été publiée dans la revue Lettres nano .

Un domaine émergent en biomédecine actuellement exploré est l'utilisation de particules motorisées qui transportent les médicaments vers les tissus malades. Pour fonctionner correctement, ces particules doivent être biocompatibles, biodégradable, et assez petit pour circuler et voyager là où ils sont nécessaires.

Un article récent publié dans Lettres nano décrit l'ingénierie et la fonctionnalité d'un nanomoteur qui répond à toutes ces exigences. Cette structure hybride, qui est composé d'un extérieur organique, se propulse à l'aide d'une nanoparticule inorganique agissant comme un moteur que les chercheurs ont synthétisé à l'intérieur du nanomoteur. La recherche a été dirigée par Jan van Hest et Loai Abdelmohsen de l'Institut des systèmes moléculaires complexes de la TU/e ​​en collaboration avec Samuel Sánchez de l'Institut de bioingénierie de Catalogne (IBEC) à Barcelone, ainsi que des chercheurs basés en Chine et au Royaume-Uni.

Nanomoteur innovant

Le nanomoteur hybride innovant est composé d'une structure appelée stomatocytes, assemblé à partir de poly(éthylène glycol)-bloc-poly(D, blocs de construction L-lactide) (PEG−PDLLA), qui est chargé de dioxyde de manganèse, le moteur du nanomoteur. Les stomatocytes du copolymère séquencé PEG-PDLLA sont des structures en forme de bol et ont une cavité interne creuse avec une petite ouverture vers l'environnement externe. Des recherches antérieures ont démontré la capacité de ces particules à confiner et à protéger un moteur ou un carburant à l'intérieur de la cavité, qui peut ensuite être catalysée pour inciter à un mouvement à travers des environnements biologiques complexes.

Synthétisé dans le nanomoteur

Le présent travail propose une nouvelle approche :le moteur à dioxyde de manganèse est synthétisé à l'intérieur du nanomoteur des stomatocytes. Lorsque ce moteur à base inorganique réagit avec le peroxyde d'hydrogène, il crée des nanobulles d'oxygène qui sont expulsées de la petite ouverture du stomatocytes, et propulse ainsi la structure dans la direction opposée. Peroxyde d'hydrogène, qui est toxique pour les cellules, est fortement exprimé dans les microenvironnements tumoraux. Les stomatocytes peuvent également être réutilisés à condition que le moteur à l'intérieur de leur cavité reste fonctionnel, et s'il n'est pas utilisé, le moteur ne "s'échappe" pas de l'ouverture même après un délai de trois mois.

La structure hybride décrite est entièrement biocompatible et biodégradable, en raison de son extérieur organique. De plus, les nanomoteurs pourraient être utilisés comme plates-formes multimodales et il est possible de contrôler les particules à distance avec des signaux externes tels que des champs magnétiques ou de la lumière. En d'autres termes, ces nouveaux composés hybrides présentent les meilleures caractéristiques des nano-architectures inorganiques et organiques. Cette étude ouvre la voie à une exploration plus approfondie des nanomoteurs autonomes et de leurs nombreuses applications potentielles en biomédecine.