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Récemment, les scientifiques ont découvert des polymères tridimensionnels contenant de l’eau, appelés hydrogels, comme systèmes efficaces d’administration de médicaments (DDS). Les médicaments chargés dans ces hydrogels restent relativement stables en raison de la structure en réseau et de la consistance semblable à celle d’un tissu organique de ces DDS.

Un hydrogel facile à produire

En outre, il est possible de contrôler la libération des médicaments à partir de ces hydrogels en les concevant de manière à ce qu’ils gonflent et rétrécissent en réponse à certains stimuli ou à d’infimes changements de conditions, comme la température ou le pH (qui détermine l’acidité d’un environnement). Par exemple, lorsque le microenvironnement tumoral présente un niveau d’acidité adéquat, ces DDS se rétractent ou gonflent et libèrent le médicament.

Cependant, il n’existait pas jusqu’à maintenant de méthode permettant de synthétiser en une seule fois des hydrogels qui répondent à plusieurs de ces stimuli, et se dégradent pour libérer les médicaments sur les sites tumoraux cibles.

Maintenant, une équipe de scientifiques, dirigée par le professeur Akihiko Kikuchi de l’Université des sciences de Tokyo, rapporte la production d’hydrogels dégradables qui répondent aux changements de conditions multiples dans des environnements « réducteurs » imitant le microenvironnement des tumeurs. Comme l’observe le professeur Kikuchi, « afin de préparer des hydrogels dégradables qui peuvent libérer des médicaments en réponse aux changements du microenvironnement tumoral, nous avons préparé des hydrogels qui répondent à la température, au pH et à l’environnement réducteur, et nous avons analysé leurs propriétés. »

Ils ont testé cet hydrogel 

Dans une série d’études, les chercheurs ont testé leur hydrogel afin de savoir s’il répondait aux besoins d’une utilisation clinique. Par exemple comme aux changements de pH qui se font grâce à la présence de groupes amino tertiaires. Il faut noter ici que le pH du microenvironnement tumoral fluctue entre 5,5 et 6,5 en raison de la glycolyse dans les cellules tumorales. Dans les conditions réductrices de cet environnement, les hydrogels se dégradent en raison de la rupture des liaisons disulfure et se transforment en oligomères hydrosolubles de faible poids moléculaire qui sont facilement excrétés par l’organisme.

Pour tester leurs propriétés de libération de médicaments, les scientifiques ont chargé ces hydrogels de protéines spécifiques en exploitant leur comportement de gonflement-dégonflement dépendant de la température et ont testé la libération contrôlée de médicaments dans des conditions acides ou réductrices. Ils ont ensuite testé la libération contrôlée de médicaments dans des conditions acides ou réductrices.

Il a été constaté que la quantité de médicament chargée sur ces hydrogels pouvait être contrôlée en modifiant la taille des mailles du réseau de polymères de l’hydrogel en changeant la température, ce qui suggère la possibilité de personnaliser ces DDS pour l’administration de médicaments spécifiques. En outre, la structure du réseau d’hydrogel et les interactions électrostatiques dans le réseau ont permis de conserver les protéines intactes jusqu’à l’administration, sans être affectées par le gonflement et le rétrécissement des hydrogels en fonction des changements de pH dans le milieu environnant. Les scientifiques ont constaté que les protéines chargées n’étaient complètement libérées que dans des conditions réductrices.

Un outil thérapeutique puissant

Grâce à ces hydrogels et à la souplesse qu’ils offrent, les médecins pourraient bientôt être en mesure de concevoir des hydrogels « sur mesure », spécifiques aux patients, ce qui donnerait un grand coup de pouce à la médecine personnalisée. En outre, ce nouveau DDS offre un moyen de tuer les cellules cancéreuses qui subsistent après une opération. Comme l’indique le professeur Kikuchi, « l’implantation de ce matériau dans la zone affectée après la résection du cancer peut éliminer les cellules cancéreuses résiduelles, ce qui en fait un outil thérapeutique plus puissant ».

Cette recherche a été publiée dans Journal of Controlled Release.

Source : Tokyo University of Science
Crédit photo : Pexels