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Comment transporter un médicament très efficace à l’endroit précis du corps où il est nécessaire ? Des chimistes de l’université Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) et des collègues d’Aix-la-Chapelle présentent une solution utilisant une cage moléculaire qui s’ouvre par ultrasons.

Des cages transportent des molécules

La chimie supramoléculaire implique l’organisation de molécules en structures plus grandes et d’ordre supérieur. Lorsque des blocs de construction appropriés sont choisis, ces systèmes « s’auto-assemblent » à partir de leurs composants.
Certains composés supramoléculaires sont bien adaptés à la « chimie hôte-invité ». Dans ce cas, une structure hôte renferme une molécule invitée et peut la protéger et la transporter loin de son environnement. Il s’agit d’un domaine de spécialisation du Dr Bernd M. Schmidt et de son groupe de recherche à l’Institut de chimie organique et macromoléculaire de la HHU.
Les chimistes de Düsseldorf ont collaboré avec des collègues du DWI Leibniz Institute for Interactive Materials pour trouver un système qui pourrait un jour être capable de transporter des molécules de cargaison dans le corps humain, et de libérer un médicament à l’endroit souhaité.
La solution pourrait consister à utiliser des « cages Pd6(TPT)4 » discrètes. Il s’agit d’assemblages de type cage octaédrique, portant des chaînes de polymère à chaque sommet. Elles sont composées de quatre panneaux triangulaires, d’atomes de palladium et d’unités de connexion.
Lorsque ces composants individuels sont ajoutés à une solution aqueuse dans le bon rapport, cess cages s’auto-assemblent. Si des molécules hydrophobes plus petites sont ajoutées aux cages, elles pénètrent dans les cavités. Les chercheurs ont démontré cet effet en utilisant des molécules pharmaceutiquement actives, comme l’ibuprofène et la progestérone.

De puissants ultrasons brisent la structure

« L’astuce particulière de notre système réside dans les points de rupture prédéterminés », explique le Dr Schmidt, dernier auteur de cette étude. « Les atomes de palladium maintiennent tous les composés avec une liaison comparativement faible. Une fois que vous parvenez à rompre les atomes de ce composé, toute la structure octoédrique se brise. »
Pour briser les liens, les chercheurs d’Aix-la-Chapelle utilisent de puissants ultrasons, par exemple semblables à ceux utilisés en médecine pour éliminer les calculs rénaux. Dans l’eau, ces ultrasons créent des bulles de cavitation qui éclatent et exercent une énorme force de cisaillement mécanique sur les longues chaînes de polymère. Les forces sont si puissantes que les atomes de palladium sont en fait arrachés des sommets et rompent ainsi la cage octaédrique. Les petites molécules de médicament sont agitées dans le processus mais ne sont pas endommagées.

S’assurer qu’elles ne sont pas toxiques

Cette étude est une preuve de concept qui a démontré la faisabilité de cette approche. Mais les premiers résultats sont très encourageants. « Les prochaines étapes consistent à déterminer comment les cellules réelles réagissent à nos cages. Avant toute utilisation médicale, nous devons nous assurer qu’elles ne sont pas toxiques. »
Cette recherche a été publiée dans Angewandte Chemie International Edition.
Source : Heinrich-Heine University Duesseldorf
Crédit photo : StockPhotoSecrets 

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