Prendre une pilule ou se faire vacciner ? S'ils avaient le choix, la plupart des gens opteraient probablement pour la première option.
Les nanoparticules de silice hybrides fluorescentes ultra-petites, connues sous le nom de Cornell Prime Dots ou C'Dots, font partie des nanosupports de produits thérapeutiques que l'on pensait viables uniquement par injection, mais de nouvelles recherches de Cornell ont montré le potentiel de leur administration orale. /P>
"Comme les particules sont si petites, nous avons toujours pensé qu'il était possible qu'elles puissent être absorbées dans le tractus gastro-intestinal", a déclaré Ulrich Wiesner, professeur Spencer T. Olin au Département de science et d'ingénierie des matériaux de Cornell Engineering. dont le laboratoire a développé les C'Dots il y a près de vingt ans.
"Les patients préféreraient probablement prendre des pilules par voie orale plutôt que de devoir se rendre à l'hôpital pour recevoir une injection", a déclaré Wiesner. "La plupart des thérapies actuelles contre le cancer sont administrées par injection. La motivation était donc clairement là."
Wiesner est l'auteur principal de « Surmonter les barrières associées à l'administration orale de nanoparticules de silice fluorescentes à noyau et à coque de différentes tailles », publié le 23 novembre dans Advanced Materials. .
Les co-auteurs principaux sont Jacob A. Erstling, Ph.D. '22, et Thomas C. Gardinier, Ph.D. '19, qui travaillaient tous deux dans le groupe Wiesner et maintenant chez Elucida Oncology, Inc., une société de biotechnologie basée au New Jersey cofondée par Wiesner, ainsi que Nirmalya Bag, ancienne postdoctorante au Département de chimie et de biologie chimique. au Collège des Arts et des Sciences et maintenant membre du corps professoral de l'IIT Kharagpur en Inde.
En plus du potentiel d'administration orale de C'Dots pour le cancer et d'autres thérapies, la recherche a également suscité un nouvel intérêt pour la silice ultrafine elle-même en tant qu'avantage pour la santé. La silice est l'oxyde le plus abondant dans la croûte de la planète et se trouve dans les haricots verts, les bananes et les légumes-feuilles, entre autres aliments « sains ».
"La silice ultrafine pourrait en fait être un matériau naturel qui, via son absorption intestinale, a circulé chez les animaux pendant des millions d'années au cours de l'évolution", a déclaré Wiesner, "et peut donc apporter des bienfaits à l'organisme de la même manière que de petites quantités de fer, de cuivre, le calcium, le magnésium et d'autres minéraux sont connus pour être importants pour notre bien-être."
Le potentiel des C'Dots en médecine thérapeutique a conduit à plusieurs découvertes majeures, notamment leur capacité, sans charge médicamenteuse cytotoxique, à induire un programme de mort cellulaire dans les cellules cancéreuses privées de nutriments, appelé ferroptose. La dernière percée C'Dot a eu lieu plus tôt cette année, lorsque la combinaison de fragments d'anticorps et d'un médicament avec les points a éradiqué définitivement le cancer gastrique chez les souris traitées.
L'administration orale de C'Dots a constitué un défi en raison de plusieurs barrières majeures :le mucus intestinal ; épithélium intestinal; et l'acide gastrique. Le mucus protège l’organisme des maladies en ralentissant la diffusion de corps étrangers vers l’épithélium intestinal, notamment les nanoparticules. La muqueuse épithéliale, principalement composée d'entérocytes qui forment des jonctions serrées, est un obstacle majeur qui empêche les objets plus gros de passer.
Le groupe de Wiesner a effectué de nombreux tests sur des nanoparticules simples (sans médicament) de différentes tailles, de 5 à 50 nanomètres de diamètre, et a découvert que les particules inférieures à 20 nanomètres (y compris les C'Dots) présentaient une perméabilité suffisamment élevée à travers la couche muqueuse et l'épithélium pour la bouche. livraison.
Le groupe a ensuite effectué des expériences d'administration orale chez un petit nombre de souris et a constaté une absorption dans la circulation sanguine et une clairance rénale réussie sans couronne protéique généralement observée pour d'autres transporteurs de médicaments. Wiesner a souligné que la preuve de l'absorption par voie orale chez les animaux ne garantit pas des résultats similaires chez l'homme, mais "le fait que nous constatons chez les animaux que les particules sont absorbées dans la circulation sanguine est significatif en soi".>
Le groupe a également développé une pilule enrobée de polymère, qui protégerait les C'Dots contenant des médicaments de la dégradation dans l'acide gastrique.
La capacité des C'Dots à induire la ferroptose a amené Wiesner à réfléchir aux bienfaits possibles de la silice, présente dans de nombreux aliments sains. Wiesner a consulté Saurabh Mehta, professeur Janet et Gordon Lankton à la Division des sciences de la nutrition, au Collège d'écologie humaine.
"Nous lui avons demandé :'Que savez-vous des effets antitumoraux dans un environnement où la nutrition est riche en produits à base de silice biogénique ?'", a déclaré Wiesner. "Et il a répondu :'Nous ne savons pas; personne n'a jamais posé cette question.'"
Mehta a déclaré que les effets de la silice sur le système immunitaire et le microbiote intestinal nécessitent des études plus approfondies.
"La silice est omniprésente dans notre système alimentaire, avec son utilisation à différentes étapes de la production, de la transformation et de l'emballage des aliments, notamment comme additif alimentaire", a déclaré Mehta, co-auteur. "Il est généralement considéré comme sûr; certaines études montrent également qu'ils peuvent avoir une activité biologique et des avantages pour la santé, qui doivent être étudiés plus en détail."
Plus d'informations : Jacob A. Erstling et al, Surmonter les barrières associées à l'administration orale de nanoparticules de silice fluorescentes à noyau et coque de différentes tailles, Matériaux avancés (2023). DOI :10.1002/adma.202305937
Informations sur le journal : Matériaux avancés
Fourni par l'Université Cornell
