La barrière hémato-encéphalique (BHE) empêche le passage de substances étrangères du sang vers le liquide extracellulaire du cerveau. Plusieurs médicaments qui traversent la BHE sont compromis et seule une quantité insuffisante atteint les tissus ciblés. Les systèmes à base de nanoparticules présentent une excellente opportunité de surmonter les défis associés à l’administration de médicaments par voie intranasale.
Les scientifiques ont récemment examiné des articles de recherche liés à l’application de nanoparticules inorganiques dans l’administration de médicaments au cerveau par voie intranasale. Cette revue est disponible en Matériaux appliqués aujourd’hui.
Le rôle de la barrière hémato-encéphalique dans le système nerveux central
La BHE et le liquide céphalo-rachidien séparent le système nerveux central de la circulation sanguine systémique. Il maintient en outre l’homéostasie et protège le cerveau des blessures externes. Chez une personne en bonne santé, la BBB assure le bon fonctionnement du cerveau en empêchant l’influence des matériaux sanguins externes dans le liquide extracellulaire du cerveau.
La BBB comprend une monocouche de cellules capillaires endothéliales étroitement connectées qui permet une pénétration sélective des hormones et de la nutrition. De plus, cette membrane résiste également à l’entrée de toxines, d’agents pathogènes et de corps étrangers comme les médicaments. La BBB empêche l’entrée de molécules de grande taille et de faible poids ; cependant, il permet le passage de substances plus petites et hautement lipophiles.
Les composés présents dans les médicaments oraux ou systémiques doivent d’abord passer par la BHE pour atteindre le SNC. Les médicaments atteignent le cerveau par des mécanismes tels que la diffusion passive et le transport actif. La BBB contient des protéines de transport et des récepteurs spécifiques qui permettent l’entrée de substances essentielles, telles que le récepteur de l’insuline, le transporteur de glucose GLUT1 et le récepteur de la transferrine TfR. La présence de transporteurs d’efflux sur les cellules endothéliales limite l’absorption de plusieurs molécules dans le cerveau et oblige les médicaments à réintégrer la circulation systémique.
Pour le traitement des troubles du SNC (par exemple, la sclérose en plaques, la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson, la neurocysticercose et la méningite), la concentration optimale de médicament doit atteindre le cerveau. Les troubles du SNC sont associés à un large éventail de symptômes pathologiques dus à une fonction neurale altérée et à des structures neurales endommagées. Plusieurs médicaments utilisés pour le traitement des troubles du SNC sont associés à des effets secondaires qui ont un impact négatif sur la qualité de vie des patients.
Avantages et défis de l’administration intranasale de médicaments
La cavité nasale est divisée en trois régions, à savoir la région respiratoire, la région vestibulaire et la région olfactive. La voie intranasale (IN) d’administration de médicaments est une méthode efficace pour atteindre des niveaux élevés de médicaments dans le cerveau. Par conséquent, il est considéré comme une voie alternative d’administration des médicaments.
La cavité nasale présente une voie peu invasive pour l’administration de médicaments à action rapide. La région olfactive de la cavité nasale offre un accès direct au cerveau. De plus, la cavité IN contient une microvascularisation à haute densité, qui est associée à l’absorption et à la distribution des médicaments.
L’administration de médicaments par la voie IN aide à réduire les effets secondaires systémiques. Cette voie évite également les problèmes associés à la dégradation des médicaments dans le tractus gastro-intestinal. La voie IN peut réaliser une administration directe de médicament par la voie neuronale sensorielle ou une administration indirecte via le passage à travers la BHE à partir de la circulation systémique.
Certains des défis associés aux formulations à base nasale comprennent une formulation de petit volume qui peut être introduite dans le nez et la présence d’une couche de mucus et d’enzymes locales qui peuvent inactiver les médicaments ou minimiser leur absorption. La couche muqueuse nasale, associée au mouvement ciliaire, peut limiter le temps de rétention de la dose de médicament et résister au mouvement des molécules médicamenteuses vers le SNC.
Système d’administration nasale de médicaments à base de nanoparticules
Les systèmes d’administration de médicaments à base de nanoparticules se sont révélés être des outils prometteurs pour administrer et accumuler des agents thérapeutiques dans le SNC en améliorant la perméabilité à travers la région olfactive. Leur taille et leurs fonctions caractéristiques uniques, telles que la réactivité, la force, la surface et la solubilité, aident à traverser la BHE.
Le facteur clé qui doit être contrôlé dans les formulations IN est la taille des systèmes à base de nanoparticules car elle a un impact sur la charge, la libération, la stabilité et le ciblage du médicament vers le SNC. La taille des nanoparticules a également un impact sur la pharmacocinétique des nanoporteurs, y compris l’absorption, le temps de circulation et la biodistribution. La petite taille des particules avec une plus grande surface favorise une solubilité améliorée du médicament, une interaction plus forte avec la muqueuse et une meilleure perméation que la solution médicamenteuse.
La charge de surface du nanoporteur influence également la performance du médicament après l’administration IN. Les potentiels zêta positifs offrent une meilleure interaction avec les résidus de mucine chargés négativement et favorisent une meilleure rétention des nanoformulations dans la muqueuse nasale pendant une période plus longue. Les nanoformulations à base d’IN ont révélé une meilleure absorption, perméabilité et absorption du médicament dans la région olfactive et ont favorisé l’accumulation dans le SNC.
Les protéines avec des récepteurs dans la région olfactive (par exemple, les lectines) sont considérées comme l’étalon-or pour le ciblage actif du cerveau. Par conséquent, l’incorporation d’autres stratégies, telles que l’ajout d’agents mucoadhésifs, dans des systèmes à base de nanoparticules favorise un degré plus élevé d’administration sélective de médicaments au cerveau.
Les nanoparticules polymères biodégradables et biocompatibles, telles que la poly(caprolactone) (PCL), le poly(acide lactique) (PLA), les nanoporteurs à base de lipides, les particules nanovésiculaires, les nanoparticules d’or, les nanoparticules magnétiques et les nanoparticules de silice, sont associées à l’administration de médicaments IN à SNC.
