Les « Theragrippers » : de minuscules machines qui changent de forme et qui délivrent efficacement des médicaments au système gastro-intestinal
Les chercheurs de Johns Hopkins s’inspirent des travaux parasitaires pour l’administration de médicaments.
Inspirés par un ver parasite qui creuse ses dents acérées dans les intestins de son hôte, les chercheurs de Johns Hopkins ont conçu de minuscules microdispositifs en forme d’étoile qui peuvent s’accrocher à la muqueuse intestinale et libérer des médicaments dans l’organisme.
David Gracias, professeur à la Whiting School of Engineering, et le gastro-entérologue Florin M. Selaru, directeur du Johns Hopkins Inflammatory Bowel Disease Center, ont dirigé une équipe de chercheurs et d’ingénieurs biomédicaux qui ont conçu et testé des microdispositifs à forme variable qui imitent la façon dont l’ankylostome parasite se fixe sur les intestins d’un organisme.
Les « theragrippers » sont constitués de métal et d’un film mince dont la forme change, puis recouverts de cire de paraffine thermosensible. Ces dispositifs, chacun de la taille approximative d’un grain de poussière, peuvent potentiellement transporter n’importe quel médicament et le libérer progressivement dans l’organisme.
L’équipe a publié cette semaine les résultats d’une étude sur les animaux dans l’article de couverture de la revue Science Advances.
La libération graduelle ou prolongée d’un médicament est un objectif recherché depuis longtemps en médecine. Selaru explique qu’un problème avec les médicaments à libération prolongée est qu’ils se fraient souvent un chemin entièrement dans le tractus gastro-intestinal avant d’avoir fini de délivrer leur médicament.
« La constriction et la relaxation normales des muscles du tube digestif font qu’il est impossible pour les médicaments à libération prolongée de rester dans l’intestin assez longtemps pour que le patient reçoive la dose complète », explique Selaru, qui collabore avec Gracias depuis plus de 10 ans. « Nous nous sommes efforcés de résoudre ce problème en concevant ces petits supports de médicaments qui peuvent s’accrocher de manière autonome à la muqueuse intestinale et maintenir la charge de médicaments à l’intérieur du tractus gastro-intestinal pendant une durée souhaitée. »
Un theragripper a la taille d’un grain de poussière. Ce prélèvement contient des dizaines de ces minuscules dispositifs.
Des milliers de thérapeutes peuvent être déployés dans le tractus gastro-intestinal. Lorsque la couche de cire de paraffine des pinces atteint la température de l’intérieur du corps, les dispositifs se ferment de manière autonome et se fixent sur la paroi du côlon. L’action de fermeture fait que les minuscules dispositifs à six pointes pénètrent dans la muqueuse et restent attachés au côlon, où ils sont retenus et libèrent progressivement leur charge médicamenteuse dans l’organisme. Finalement, les theragrippers perdent leur emprise sur les tissus et sont évacuées de l’intestin par la fonction musculaire gastro-intestinale normale.
M. Gracias note les progrès réalisés dans le domaine du génie biomédical au cours des dernières années.
« Nous avons vu l’introduction de dispositifs intelligents dynamiques et microfabriqués qui peuvent être contrôlés par des signaux électriques ou chimiques », dit-il. « Mais ces pinces sont si petites que les piles, les antennes et autres composants ne peuvent pas y tenir. »
Les theragrippers, dit M. Gracias, ne dépendent pas de l’électricité, de signaux sans fil ou de commandes externes. « Au contraire, elles fonctionnent comme de petits ressorts comprimés avec un revêtement déclenché par la température sur les appareils qui libère l’énergie stockée de manière autonome à la température du corps. »
Les chercheurs de Johns Hopkins ont fabriqué les dispositifs avec environ 6 000 theragrippers par tranche de silicium de 7cm. Lors de leurs expériences sur les animaux, ils ont chargé un médicament analgésique sur les pinces. Les études des chercheurs ont montré que les animaux auxquels les pinces étaient administrées avaient une concentration plus élevée d’analgésique dans leur sang que le groupe de contrôle. Le médicament est resté dans l’organisme des sujets testés pendant près de 12 heures, contre deux heures dans le groupe de contrôle.
La technologie est disponible sous licence auprès de Johns Hopkins Technology Ventures.
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Source : Johns Hopkins University – Traduit par Anguille sous roche
