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De nouveaux conteneurs d'administration de médicaments économiques

La fonctionnalisation des nanoparticules (NP) pour la liaison réversible de ligands ouvre la voie à des applications biomédicales comme l'administration de médicaments. Les scientifiques ont effectué de nombreux efforts avec des silices non toxiques, inertes et économiques pour soutenir cet effort.
De nouveaux conteneurs d'administration de médicaments économiques
Le projet de formation TRANSFORMERSURFACES («Dynamic libraries for the synthesis of new multifunctional silica striped nanoparticles»), financé par l'UE, a tenté d'élargir considérablement les possibilités pour la fonctionnalisation et l'élimination de la toxicité. Plus spécifiquement, les scientifiques ont tenté de développer de nouvelles surfaces sur les NP de silice. Ces dernières sont constituées de monocouches moléculaires disposées en motifs (principalement des rayures) qui peuvent être réversiblement fonctionnalisées avec des ligands.

Les chercheurs ont exploité la chimie combinatoire dynamique et la création de bibliothèques combinatoires dynamiques qui servent d'excellents instruments en matière de découverte. Les éléments des bases de données peuvent être placés dans un tube de test où ils échangent continuellement des composants constitutifs les uns avec les autres, déclenchant ainsi des combinaisons inattendues.

Antérieurement, les partenaires avaient développé des NP d'or striées ayant une capacité de diffusion à travers les membranes cellulaires sans créer de trous (formation de pores), associées aux fuites et à la cytotoxicité. La substitution de la silice pour l'or réduirait considérablement les coûts. De plus, la silice est transparente et n'a aucune propriété photochimique intrinsèque, ainsi l'intégration subséquente avec les molécules fluorescentes ne provoquerait aucune interférence en termes de source de signal. Enfin, la silice est inerte et ainsi très biocompatible.

Une grande part des efforts de recherche se sont concentrés sur la synthèse des bibliothèques dynamiques et l'examen de la réversibilité de liaison. L'équipe a ensuite sélectionné des liaisons iminiques, où les imines contiennent une double liaison de carbone et d'azote.

Les techniques utilisées pour caractériser la morphologie de monocouches auto-assemblées sur les NP d'or ne sont pas aisément applicables à la silice. Par exemple, la microscopie à balayage à effet tunnel ne peut être employée car la silice est un matériau peu conducteur. L'équipe a utilisé la microscopie à force atomique avec des résultats très positifs.

Les scientifiques ont également été récompensés par cinq jours de travail à la source de neutrons de la Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) pour effectuer des expériences de caractérisation de matériaux. De plus, les chercheurs ont utilisé la résonance magnétique nucléaire pour étudier le ligand à la surface des NP de silice fonctionnalisées. Pour évaluer la réversibilité, l'équipe a procédé à l'hydrolysation des liaisons doubles (iminiques) et a vérifié la présence de molécules à la surface.

TRANSFORMERSURFACES s'est concentré sur les connaissances relatives au mécanisme et aux conditions d'assemblage des molécules sur les surfaces des NP en silice en pensant aux expériences biologiques. Les bases sont solides et démontrent le potentiel pour le développement de systèmes d'administration de médicaments innovants à un prix abordable avec une cytotoxicité quasi-nulle.

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Mots-clés

Nanoparticule, administration de médicaments, silice, nanoparticules striées, chimie combinatoire dynamique