Les chercheurs ont créé des particules en forme de fleur capables d’administrer efficacement des médicaments aux lésions. Les particules, qui peuvent être suivies et contrôlées à l'aide de techniques d'imagerie médicale, se révèlent prometteuses dans le traitement du cancer et des maladies cardiovasculaires après des tests initiaux réussis sur des souris.

Ces particules d’oxyde de zinc en forme de fleur mesurent 3 microns (image au microscope électronique couleur). Source de l'image : DongWookKim/Institut Max Planck pour les systèmes intelligentsDepuis des années, les scientifiques recherchent des moyens d’administrer des médicaments à des cibles spécifiques du corps. Par exemple, envisagez d’administrer des médicaments anticancéreux directement aux tumeurs, en vous assurant qu’ils n’agissent que dans cette zone spécifique sans provoquer d’effets secondaires ailleurs dans le corps. Des recherches sont actuellement en cours pour identifier des particules porteuses pouvant être combinées avec les principes actifs.Ces particules doivent répondre à certaines exigences, dont les trois points suivants : Premièrement, elles doivent être capables d'absorber le plus grand nombre possible de molécules de la substance active ; deuxièmement, ils doivent être guidés dans la circulation sanguine à l’aide de techniques simples telles que les ultrasons ; et troisièmement, leur parcours à travers le corps doit être suivi à l’aide de procédures d’imagerie non invasives. Ce dernier point est le seul moyen de vérifier que le médicament a été délivré avec succès.Les particules ressemblent à de minuscules fleurs en papier ou à des roses des sables et s’assemblent de manière auto-organisée. Source de l'image : Kim et al., AdvancedMaterials2024

Trouver une solution unique répondant à toutes ces exigences a été un défi. Cependant, une équipe de recherche dirigée par l’ETH Zurich a introduit une classe spéciale de particules qui répond à tous ces critères. Non seulement ces particules sont efficaces, mais elles sont aussi frappantes au microscope, comme de minuscules fleurs en papier ou des roses du désert. Ils sont composés de pétales extrêmement fins qui s'agencent en fleurs. Ces grains de fleurs ont un diamètre de un à cinq microns, légèrement plus petit que les globules rouges.

Leur forme présente deux avantages majeurs. Premièrement, les particules florales ont une surface énorme par rapport à la taille de la fleur. Les espaces entre les pétales densément compactés ne mesurent que quelques nanomètres de large, comme des pores. Cela signifie qu’ils peuvent absorber de grandes quantités de substances thérapeutiquement actives. Deuxièmement, les pétales peuvent diffuser des ondes sonores ou être recouverts de molécules absorbant la lumière, ce qui les rend facilement visibles par échographie ou par imagerie photoacoustique.

Une équipe de recherche dirigée par Daniel Razansky et Metin Sitti a rapporté ces résultats dans une étude publiée dans Advanced Materials. Razansky est professeur d'imagerie biomédicale à l'ETH Zurich et à l'Université de Zurich. Sitti est un expert en microrobotique. Il a récemment été professeur à l'ETH Zurich et à l'Institut Max-Planck pour les systèmes intelligents de Stuttgart, puis à l'Université Koç d'Istanbul.

"Auparavant, les chercheurs se sont concentrés sur l'utilisation d'ultrasons ou d'autres méthodes acoustiques pour transporter de minuscules bulles dans le sang", a déclaré Paul Wrede, co-auteur de l'étude et doctorant dans le groupe de Lazanski. "Nous avons désormais montré que les particules solides peuvent également être guidées acoustiquement." Par rapport aux bulles, l’avantage des particules de fleurs est qu’elles peuvent être chargées de molécules d’ingrédients plus actifs. "

Les chercheurs ont montré dans des expériences sur des boîtes de Pétri que les particules de fleurs peuvent être chargées de médicaments anticancéreux. Ils ont également injecté les particules dans le sang de souris. Grâce à des ultrasons focalisés, ils ont pu maintenir les particules dans une position prédéterminée dans le système circulatoire. Ils y sont parvenus malgré une circulation sanguine très rapide autour des particules. L'échographie focalisée est une technique qui concentre les ondes sonores sur un emplacement localisé. "En d'autres termes, nous ne nous contentons pas d'injecter des microparticules en espérant le meilleur. Nous les contrôlons en fait. Les chercheurs espèrent que cette technologie pourra un jour être utilisée pour administrer des médicaments aux tumeurs ou aux caillots sanguins bloquant les vaisseaux sanguins."

Les microparticules peuvent être fabriquées à partir de divers matériaux et avoir différents revêtements, en fonction de leur objectif et de la procédure d'imagerie préférée du chercheur pour contrôler l'emplacement de la microparticule. "Le principe de fonctionnement de base est basé sur leur forme et non sur leur composition", a déclaré Wrede. "Dans l'étude, les chercheurs ont étudié en détail les particules de fleurs constituées d'oxyde de zinc. Ils ont également testé des particules constituées de polyimide et de composites composés de nickel et de composés organiques."

Les chercheurs espèrent désormais affiner leur concept. Ils prévoient de mener d’abord davantage d’essais sur les animaux, avant que la technologie puisse bénéficier aux patients atteints de maladies cardiovasculaires ou de cancer.

Compilé à partir de /ScitechDaily