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Theranostic Injectable Hydrogel for Glioblastoma

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Des nanoparticules distribuent des médicaments directement au cerveau

Le glioblastome est la tumeur cérébrale la plus fréquente, touchant 10 personnes sur 100 000. Ce pronostic fatal nécessite de nouvelles façons d’administrer les médicaments directement dans le cerveau.

Santé

Les tumeurs cérébrales sont difficiles à traiter en raison de leur nature invasive et de leur agressivité. Un autre obstacle majeur est la protection naturelle du cerveau qui le sépare de la circulation systémique, ce qui pose un défi au traitement avec des médicaments systémiques.

Une approche à base de polymères pour l’administration de médicaments

Entrepris avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie, le projet HyGlio a abordé la délivrance de médicaments au cerveau et l’imagerie par le développement d’un outil multifonctionnel à base de polymères, combinant hydrogels et nanoparticules. «En combinant hydrogels et nanoparticules, nous fusionnons l’avantage de la libération à long terme des hydrogels et la capacité de ciblage des nanoparticules, dans l’espoir de prolonger le temps de séjour des médicaments dans la zone tumorale», explique Clara Mattu, boursière Marie Skłodowska-Curie. HyGlio était une collaboration entre l’Université Polytechnique de Turin et le Houston Methodist Research Institute aux États-Unis, où la boursière a passé 2 ans dans le cadre de la phase sortante du projet. Lors de la conception de particules pour l’administration de médicaments, les scientifiques doivent tenir compte des propriétés de surface des porteurs de nanoparticules, car ils détermineront l’interaction cellulaire, la biodistribution in vivo et l’accumulation tumorale. Dans ce contexte, la chercheuse a utilisé des nanoparticules à base de polyuréthane de 100 à 200 nm de diamètre pour charger des médicaments. Ces nanoparticules contiennent des domaines hydrophobes et hydrophiles qui améliorent l’affinité avec les médicaments hydrophiles et hydrophobes et montrent une amélioration globale de la biodistribution et de la demi-vie dans le corps. De plus, la boursière a combiné des nanoparticules avec des hydrogels qui conviennent à une administration localisée de médicaments et facilitent une libération lente. L’utilisation d’hydrogels thermosensibles garantit que le gel est liquide et injectable à température ambiante et forme rapidement un réseau 3D lorsqu’il atteint la température corporelle au lieu d’injection. Pour étudier la tumeur, Clara Mattu a chargé des nanoparticules avec des marqueurs fluorescents ou d’autres sondes d’imagerie qui permettent d’utiliser l’imagerie par résonance magnétique. «Nous, et d’autres, avons montré que le chargement concomitant de médicaments et de sondes d’imagerie peut être réalisé au sein de nanoparticules», souligne-t-elle.

L’efficacité d’une administration par hydrogel

Bien que cette approche en soit à ses premiers stades de développement, les données préliminaires in vivo suggèrent que la combinaison d’hydrogels et de nanoparticules est sûre et, surtout, que les nanoparticules peuvent résider plus longtemps dans le cerveau et à proximité de la tumeur. Les animaux expérimentaux porteurs de tumeurs ont conservé des nanoparticules chargées de médicament jusqu’à 10 jours après l’injection intratumorale, et le médicament a montré une bonne biodistribution dans la tumeur et a amélioré la survie des animaux. De plus, les scientifiques ont observé des modifications du nombre et de la structure des vaisseaux sanguins tumoraux après le traitement. Les plans futurs comprennent le test d’associations de médicaments dans les stratégies de libération double, où les médicaments sont en partie chargés dans des nanoparticules et en partie dans le compartiment hydrogel. La thérapie contre le cancer nécessite souvent l’action concertée et combinée de différentes chimiothérapies pour surmonter la résistance aux médicaments et améliorer les résultats pour les patients. Cependant, le traitement synergique est entravé par une incompatibilité pharmacocinétique et l’hydrophobicité des différents médicaments. HyGlio propose de surmonter ce problème en combinant l’hydrogel à des nanoparticules de polyuréthane pour une encapsulation efficace des médicaments hydrophobes et hydrophiles, obtenant ainsi une accumulation tumorale maximale et une efficacité de traitement.

Mots‑clés

HyGlio, médicament, nanoparticule, hydrogel, administration de médicament, biodistribution, tumeur cérébrale, polyuréthane

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