Environ 60% des médicaments sur le marché ont des molécules hydrophobes comme ingrédients actifs. Ces médicaments, qui ne sont pas solubles dans l'eau, peut être difficile à formuler en comprimés car ils doivent être décomposés en très petits cristaux pour être absorbés par le corps humain.

Une équipe d'ingénieurs chimistes du MIT a maintenant mis au point un processus plus simple pour incorporer des médicaments hydrophobes dans des comprimés ou d'autres formulations médicamenteuses telles que des capsules et des films minces. Leur technique, qui consiste à créer une émulsion du médicament puis à le cristalliser, permet de charger une dose plus puissante par comprimé.

« Ceci est très important car si nous pouvons atteindre une charge médicamenteuse élevée, cela signifie que nous pouvons faire des doses plus petites qui obtiennent toujours le même effet thérapeutique. Cela peut grandement améliorer l'observance du patient car il lui suffit de prendre un très petit médicament et c'est toujours très efficace, " dit Liang-Hsun Chen, un étudiant diplômé du MIT et l'auteur principal de la nouvelle étude.

Patrick Doyle, le professeur Robert T. Haslam de génie chimique, est l'auteur principal de l'article, qui apparaît aujourd'hui dans Matériaux avancés .

Nanoémulsions

La plupart des médicaments sont constitués d'un principe actif associé à d'autres composés appelés excipients, qui aident à stabiliser le médicament et à contrôler la façon dont il est libéré dans le corps. Les comprimés résultants, gélules, ou les films sont appelés formulations.

Actuellement, créer des formulations de médicaments hydrophobes, les sociétés pharmaceutiques utilisent un procédé qui nécessite de broyer le composé en nanocristaux, qui sont plus faciles à absorber pour les cellules humaines. Ces cristaux sont ensuite mélangés avec des excipients. Un excipient souvent mélangé avec des médicaments hydrophobes est la méthylcellulose, un composé dérivé de la cellulose. La méthylcellulose se dissout facilement dans l'eau, qui aide les médicaments à être libérés plus rapidement dans le corps.

Cette méthode est largement utilisée, mais a beaucoup d'inefficacités, selon l'équipe du MIT. "L'étape de fraisage est très chronophage et énergivore, et le processus abrasif peut provoquer des changements dans les propriétés des ingrédients actifs, qui peuvent nuire aux effets thérapeutiques, " dit Chen.

Lui et Doyle ont cherché un moyen plus efficace de combiner des médicaments hydrophobes avec de la méthylcellulose, en formant une émulsion. Les émulsions sont des mélanges de gouttelettes d'huile en suspension dans l'eau, comme le mélange formé lorsqu'une vinaigrette à l'huile et au vinaigre est secouée.

Lorsque ces gouttelettes sont à l'échelle du nanomètre de diamètre, ce type de mélange est appelé nanoémulsion. Pour créer leur nanoémulsion, les chercheurs ont pris un médicament hydrophobe appelé fénofibrate, qui est utilisé pour aider à réduire le cholestérol, et dissous dans une huile appelée anisole. Ensuite, ils ont combiné cette phase huileuse avec de la méthylcellulose dissoute dans de l'eau, en utilisant des ultrasons (ondes sonores) pour créer des gouttelettes d'huile à l'échelle nanométrique. La méthylcellulose aide à empêcher les gouttelettes d'eau et d'huile de se séparer à nouveau car elle est amphiphile, ce qui signifie qu'il peut se lier à la fois aux gouttelettes d'huile et à l'eau.

Une fois l'émulsion formée, les chercheurs peuvent le transformer en gel en faisant goutter le liquide dans un bain-marie chauffé. Comme chaque goutte frappe l'eau, il se solidifie en quelques millisecondes. Les chercheurs peuvent contrôler la taille des particules en modifiant la taille de la pointe utilisée pour égoutter le liquide dans le bain-marie.

"La formation des particules est quasi instantanée, donc tout ce qui était dans votre goutte liquide est converti en une particule solide sans aucune perte, " dit Doyle. " Après séchage, nous avons des nanocristaux de fénofibrate uniformément répartis dans la matrice de méthylcellulose."

Des pilules plus petites, plus de drogue

Une fois les particules chargées de nanocristaux formées, ils peuvent être broyés en poudre puis compressés en comprimés, en utilisant des techniques standard de fabrication de médicaments. Alternativement, les chercheurs peuvent verser leur gel dans des moules au lieu de le faire couler dans l'eau, leur permettant de créer des comprimés de médicaments sous n'importe quelle forme.

Grâce à leur technique de nanoémulsion, les chercheurs ont pu atteindre une charge médicamenteuse d'environ 60 pour cent. En revanche, les formulations actuellement disponibles de fénofibrate ont une concentration médicamenteuse d'environ 25 pour cent. La technique pourrait être facilement adaptée pour charger des concentrations encore plus élevées en augmentant le rapport huile/eau dans l'émulsion, disent les chercheurs.

« Cela peut nous permettre de fabriquer des médicaments plus efficaces et plus petits, plus faciles à avaler, et cela peut être très bénéfique pour de nombreuses personnes qui ont des difficultés à avaler des médicaments, " dit Chen.

Cette méthode peut également être utilisée pour fabriquer des films minces, un type de formulation médicamenteuse qui est devenu plus largement utilisé ces dernières années, et est particulièrement bénéfique pour les enfants et les personnes âgées. Une fois la nanoémulsion réalisée, les chercheurs peuvent le sécher en un film mince contenant des nanocristaux de médicament.

On estime qu'environ 90 pour cent des médicaments actuellement en développement sont hydrophobes, cette approche pourrait donc potentiellement être utilisée pour développer des formulations pour ces médicaments, ainsi que les médicaments hydrophobes déjà utilisés, disent les chercheurs. De nombreux médicaments largement utilisés, y compris l'ibuprofène et d'autres médicaments anti-inflammatoires tels que le kétoprofène et le naproxène, sont hydrophobes.

"La flexibilité du système est que nous pouvons choisir différentes huiles pour charger différents médicaments, puis en faire une nanoémulsion à l'aide de notre système. Nous n'avons pas besoin de faire beaucoup d'optimisation par essais et erreurs car le processus d'émulsification est le même, " dit Chen.