Les nanoparticules sont des outils prometteurs d'administration de médicaments, offrant la possibilité d'administrer des médicaments directement à une partie spécifique du corps et d'éviter les effets secondaires terribles si souvent observés avec la chimiothérapie.

Mais il y a un problème. Les nanoparticules luttent pour franchir la première ligne de défense du système immunitaire :les protéines du sérum sanguin qui marquent les envahisseurs potentiels. À cause de ce, seulement environ 1 pour cent des nanoparticules atteignent leur cible.

"Personne n'échappe à la colère des protéines sériques, " dit Eden Tanner, un ancien boursier postdoctoral en bio-ingénierie à la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS).

Maintenant, Tanner et une équipe de chercheurs dirigée par Samir Mitragotri, le professeur Hiller de bio-ingénierie et le professeur Hansjorg Wyss d'ingénierie biologiquement inspiré à SEAS, ont développé un champ de force ionique qui empêche les protéines de se lier aux nanoparticules et de les marquer.

Dans les expériences sur la souris, les nanoparticules enrobées du liquide ionique ont survécu beaucoup plus longtemps dans le corps que les particules non enrobées et, étonnamment, 50% des nanoparticules ont atteint les poumons. C'est la première fois que des liquides ioniques sont utilisés pour protéger les nanoparticules dans le sang.

"Le fait que ce revêtement permette aux nanoparticules de glisser au-delà des protéines sériques et de faire du stop sur les globules rouges est vraiment assez étonnant car une fois que vous êtes capable de combattre efficacement le système immunitaire, de nombreuses opportunités s'ouvrent, " dit Mitragótri, qui est également membre principal du corps professoral du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de Harvard

La recherche est publiée dans Avancées scientifiques .

Liquides ioniques, essentiellement des sels liquides, sont des matériaux hautement ajustables qui peuvent contenir une charge.

"Nous savions que les protéines sériques éliminent les nanoparticules dans la circulation sanguine en se fixant à la surface de la particule et nous savions que certains liquides ioniques peuvent soit stabiliser soit déstabiliser les protéines, " dit Tanner, qui est maintenant professeur adjoint de chimie et de biochimie à l'Université du Mississippi. « La question était, pourrions-nous tirer parti des propriétés des liquides ioniques pour permettre aux nanoparticules de passer des protéines sans être vues."

"Ce qui est bien avec les liquides ioniques, c'est que chaque petit changement que vous apportez à leur chimie entraîne un grand changement dans leurs propriétés, " a déclaré Christine Hamadani, un ancien étudiant diplômé de SEAS et premier auteur de l'article. "En changeant une liaison carbone, vous pouvez changer si oui ou non il attire ou repousse les protéines."

Hamadani est actuellement étudiant diplômé au laboratoire de Tanner à l'Université du Mississippi.

Les chercheurs ont recouvert leurs nanoparticules d'hexénoate de choline liquide ionique, qui a une aversion pour les protéines sériques. Une fois dans le corps, ces nanoparticules recouvertes de liquide ionique semblaient se fixer spontanément à la surface des globules rouges et circuler jusqu'à ce qu'elles atteignent le système capillaire dense des poumons, où les particules ont été cisaillées dans le tissu pulmonaire.

"Ce phénomène de l'auto-stop était une découverte vraiment inattendue, " a déclaré Mitragotri. " Les méthodes précédentes d'auto-stop nécessitaient un traitement spécial pour que les nanoparticules se fixent aux globules rouges et même alors, ils ne sont restés à un endroit cible que pendant environ six heures. Ici, nous avons montré que 50 pour cent de la dose injectée était encore dans les poumons après 24 heures."

L'équipe de recherche doit encore comprendre le mécanisme exact qui explique pourquoi ces particules voyagent si bien vers le tissu pulmonaire, mais la recherche démontre à quel point le système peut être précis.

"C'est une technologie tellement modulaire, " dit Tanner, qui prévoit de poursuivre les recherches dans son laboratoire à l'Université du Mississippi. "Toute nanoparticule avec un changement de surface peut être recouverte de liquides ioniques et il existe des millions de liquides ioniques qui peuvent être réglés pour avoir des propriétés différentes. Vous pouvez régler la nanoparticule et le liquide pour cibler des emplacements spécifiques dans le corps."

"En tant que domaine, nous avons besoin d'autant d'outils que possible pour combattre le système immunitaire et obtenir des médicaments là où ils doivent aller, " a déclaré Mitragotri. "Les liquides ioniques sont le dernier outil sur ce front."