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Nano moulage rapide
Une méthode très polyvalente pour fabriquer des nanoparticules a maintenant été utilisée pour fabriquer des particules de traitement du cancer à usages multiples. Selon Joseph DeSimone, professeur de chimie et de génie chimique à l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill et à l'Université d'État de Caroline du Nord, qui a présenté les travaux lors de la conférence de l'American Chemical Society cette semaine à Atlanta, la nouvelle méthode de synthèse a des applications potentielles dans les piles à combustible. , la microfluidique et les vaccins également.
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Le processus a la capacité de créer des nanoparticules de presque n'importe quelle forme ou composition chimique. C'est très, très prometteur, déclare Shelton Earp, directeur du Lineberger Comprehensive Cancer Center à l'UNC. Les experts du centre de cancérologie commencent maintenant à tester sur des animaux vivants des nanoparticules fabriquées à l'aide de cette méthode. Les particules sont conçues pour glisser hors de la circulation sanguine et délivrer à la fois des médicaments et des agents d'imagerie directement aux cellules cancéreuses, épargnant les cellules saines. Une telle administration ciblée pourrait améliorer considérablement à la fois la sécurité et l'efficacité des médicaments anticancéreux. Earp dit que dans un an, des études distinctes montreront si les particules fabriquées de cette manière peuvent lutter efficacement et en toute sécurité contre le cancer de la peau et du sein chez la souris.
Des chercheurs dirigés par DeSimone ont créé les nanoparticules à partir d'un polymère et d'un médicament anticancéreux tel que la doxorubicine, formant des particules de la taille de 200 nanomètres – environ la taille de certains virus. Ensuite, ils ont attaché des anticorps monoclonaux qui se lient aux protéines présentes dans les cellules cancéreuses, permettant une administration ciblée de médicaments. Des agents d'imagerie peuvent également être attachés à l'extérieur de la particule, permettant potentiellement aux médecins de surveiller où va le médicament. Le polymère, qui est le même matériau utilisé dans les sutures bio-résorbables, devrait éventuellement se décomposer et quitter le corps.
Plusieurs autres groupes de recherche développent et testent actuellement des nanoparticules pour l'administration de médicaments. Ce qui distingue cet effort est la méthode de moulage polyvalente utilisée pour fabriquer les particules, qui, selon Robert Langer, professeur de génie chimique au MIT, est assez impressionnante. La méthode permet aux chercheurs de créer des formes très petites et contrôlées avec précision à partir de matériaux organiques, y compris ceux connus pour être sans danger pour le corps.
Comme pour tout processus de moulage, la méthode de DeSimone commence par une forme originale, appelée le maître, que quelqu'un veut copier. Un matériau est ensuite formé autour de cette forme - cela devient le moule. Le maître est retiré et un autre matériau introduit, qui est formé par le moule en une réplique de la forme originale. Au cœur de cette nouvelle méthode nano se trouve un matériau pour fabriquer des moules appelé perfluoropolyéther (PFPE), qui commence comme un liquide avec l'extraordinaire capacité de se glisser dans tous les coins et recoins du maître sans s'y coller. Les chercheurs transforment ensuite le polymère en un solide flexible en l'exposant à la lumière et en retirant le maître - une étape facile car le moule ne colle pas à l'original et est flexible.
Les chercheurs ont utilisé des nanotubes et des particules virales comme maîtres, par exemple, et en ont fait des copies avec une résolution jusqu'à un demi-nanomètre. Pour les particules d'administration de médicament, ils ont fabriqué le maître en silicium, en utilisant des techniques de lithographie, créant une série de formes de disques sur une plaquette. Ils ont ensuite versé du PFPE sur les disques et les ont durcis pour former un moule. Pour faire des répliques des disques, ils ont pressé le moule dans un autre liquide versé sur une surface plane. Ce liquide a rempli le moule, puis a été durci pour former des répliques solides des disques originaux. L'utilisation de la lithographie permet de contrôler la taille et la forme, explique DeSimone, avec la précision et l'uniformité de l'industrie électronique.
Larken Euliss, chimiste à l'UNC qui travaille avec DeSimone, affirme que des recherches récentes montrent que les différences de taille et de forme sont importantes lorsqu'il s'agit d'administrer efficacement des médicaments aux cellules. Leurs méthodes pourraient conduire à des structures d'administration de médicaments plus efficaces, qui tendent maintenant à être sphériques. Une particule en forme de cigare, par exemple, pourrait être suffisamment fine pour s'échapper à travers la paroi d'un vaisseau sanguin et ainsi atteindre une tumeur, et sa forme longue permettrait au chercheur de charger plus de cargaison de médicament.
Les particules d'administration de médicaments ne sont qu'une application. Zhilian Zhou, un chercheur travaillant avec DeSimone, a développé une pile à combustible avec des performances nettement supérieures à celles actuelles, en partie, en utilisant la méthode de moulage pour modeler une membrane clé.
En fin de compte, DeSimone aimerait profiter de la capacité de la méthode de synthèse à former des copies de virus pour fabriquer des vaccins d'urgence. Il a déjà été capable de faire des copies de virus, mais ces copies n'ont pas la même composition chimique que les virus et ne se lient donc pas aux cellules comme le font les virus. DeSimone dit qu'il devrait être possible d'incorporer des molécules actives dans le processus de moulage, et ainsi créer des virus artificiels qui peuvent se lier aux cellules et empêcher les vrais virus de le faire. Et puisque les copies du virus n'ont pas d'ADN, elles ne seraient pas dangereuses, dit-il.