Stefan Wilhelm, professeur agrégé à la Stephenson School of Biomedical Engineering de l'Université d'Oklahoma, et plusieurs étudiants de son laboratoire de nano-ingénierie biomédicale ont récemment publié un article dans la revue Nano Letters. qui décrit leurs récents progrès importants en nanomédecine.

Le groupe a examiné comment créer des outils permettant de produire des nanomédicaments, tels que des formulations de vaccins, directement sur le lieu d'intervention. Ce faisant, les vastes installations centralisées, les défis d'expédition et les défis extrêmes de stockage au froid rencontrés pendant la pandémie de COVID-19 ne limiteraient plus la distribution des vaccins.

Wilhelm, avec des étudiants chercheurs tels que Hamilton Young, un étudiant senior en génie biomédical, et Yuxin He, un assistant de recherche diplômé en génie biomédical, ont utilisé des pièces d'imprimante 3D pour mélanger des flux de fluides contenant les éléments constitutifs des nanomédicaments et leurs charges utiles dans un mélangeur en T. formater.

"Ce dispositif de mélange est essentiellement un morceau de tube en forme de T qui force deux flux de fluide à s'écouler l'un dans l'autre, mélangeant les composants des nanomatériaux et de la charge utile. Une fois mélangé, le produit final sortirait par l'autre extrémité", a déclaré Wilhelm. "Ce concept de mélange est utilisé dans les processus industriels, nous nous sommes donc demandés si nous pouvions rendre ces appareils aussi rentables que possible."

L’équipe a découvert une publication d’un groupe de recherche européen démontrant que les imprimantes 3D disponibles dans le commerce pouvaient être réassemblées en pompes à seringues nécessaires pour pousser les fluides à travers le dispositif mélangeur en T. Une fois construits, ils ont essayé de produire des nanomédicaments avec leur mélangeur en T construit en 3D.

"Nous nous concentrions sur les formulations utilisées en clinique, telles que les nanoparticules lipidiques d'ARNm, les liposomes et les nanoparticules polymères. L'une des molécules que nous avons utilisées a été développée par un collaborateur de l'OU Health Sciences pour limiter la croissance des cellules cancéreuses de la prostate", a déclaré Wilhelm. . "Nous avons encapsulé cette molécule dans nos formulations nanomédicales et avons montré qu'elle arrête réellement la croissance des cellules cancéreuses de la prostate."

Sur la base de cet exemple, les recherches de l'équipe ont potentiellement de vastes implications pour de nouvelles thérapies anticancéreuses et des vaccins contre les maladies infectieuses, car la technologie de l'ARNm est déjà utilisée dans des essais cliniques pour des vaccins anticancéreux personnalisés.

"Toute cette technologie d'ARNm repose sur la nanotechnologie. Les molécules d'ARNm se dégradent trop rapidement dans le corps pour être efficaces sans les encapsuler dans des nanoparticules", a déclaré Wilhelm. "Ce processus pourrait ouvrir un avenir brillant pour la nanotechnologie en médecine et, espérons-le, améliorera considérablement les soins de santé."

Wilhelm prévoit également un avenir dans lequel les cabinets médicaux et les cliniques des communautés rurales aux ressources limitées pourraient utiliser cette technologie pour créer des vaccins personnalisés. Son travail avec B4NANO, un programme de partenariat et de sensibilisation avec les tribus et communautés amérindiennes de l'Oklahoma, inspire cet objectif.

"Je pourrais imaginer une situation future dans laquelle un patient entre dans un cabinet de médecin avec une maladie infectieuse, peut-être un cancer. Après un diagnostic du médecin, un vaccin est produit au cabinet du médecin de la même manière qu'une cafetière à portion individuelle. fonctionne :il vous suffit de mettre vos gélules, d'appuyer sur un bouton et d'obtenir un vaccin personnalisé pour ce patient", a déclaré Wilhelm. "Notre objectif est de développer ce type d'appareil de paillasse et, espérons-le, de trouver des partenaires industriels pour commercialiser des systèmes comme ceux-ci."

Un autre objectif de Wilhelm est de former la prochaine génération d'ingénieurs biomédicaux, comme Young et He, pour résoudre les défis des soins de santé.

"Les défis auxquels nous sommes confrontés en matière d'ingénierie biomédicale nécessitent que nous disposions d'une équipe diversifiée, composée de personnes venant d'horizons très différents. Chacun apporte sa perspective unique et ses compétences uniques", a déclaré Wilhelm. "Mon laboratoire met beaucoup l'accent sur le travail avec des étudiants de premier cycle, même des étudiants du secondaire, et sur la réduction du fossé entre les étudiants de premier cycle, les étudiants des cycles supérieurs et les postdoctorants. Ils apprennent les uns des autres et apprennent à s'encadrer mutuellement."

Plus d'informations : Hamilton Young et al, Vers la synthèse évolutive, rapide, reproductible et rentable de nanomédicaments personnalisés au point d'intervention, Nano Letters (2024). DOI :10.1021/acs.nanolett.3c04171

Informations sur le journal : Lettres nano

Fourni par l'Université d'Oklahoma