Les chercheurs ont développé un matériau qui peut ressentir de minuscules changements au sein du corps, comme lors d'une évasion d'arthrite et libérer des médicaments exactement où et quand ils sont nécessaires.
Le matériau spongieux peut être chargé de médicaments anti-inflammatoires qui sont libérés en réponse à de petits changements de pH dans le corps. Lors d'une poussée d'arthrite, une articulation devient enflammée et légèrement plus acide que les tissus environnants.
Le matériel, développé par des chercheurs de l'Université de Cambridge, a été conçu pour répondre à ce changement naturel de PH. À mesure que l'acidité augmente, le matériau devient plus doux et plus semblable à la gelée, déclenchant la libération de molécules de médicament qui peuvent être encapsulées dans sa structure.
Étant donné que le matériau est conçu pour répondre uniquement dans une plage de pH étroite, l'équipe affirme que les médicaments pourraient être libérés précisément où et quand ils sont nécessaires, réduisant potentiellement les effets secondaires.
S'il est utilisé comme cartilage artificiel dans les articulations arthritiques, cette approche pourrait permettre le traitement continu de l'arthrite, améliorant l'efficacité des médicaments pour soulager la douleur et lutter contre l'inflammation. L'arthrite affecte plus de 10 millions de personnes au Royaume-Uni, coûtant au NHS environ 10,2 milliards de livres sterling par an. Dans le monde, il est estimé à plus de 600 millions de personnes.
Bien que des essais cliniques approfondis soient nécessaires avant que le matériel puisse être utilisé chez les patients, les chercheurs disent que leur approche pourrait améliorer les résultats pour les personnes atteintes d'arthrite et pour ceux qui souffrent d'autres conditions, y compris le cancer. Leurs résultats sont rapportés dans le Journal de l'American Chemical Society.
Le matériau développé par l'équipe de Cambridge utilise des réticulations spécialement conçues et réversibles dans un réseau polymère. La sensibilité de ces liens avec des changements dans les niveaux d'acidité donne au matériau des propriétés mécaniques très réactives.
Le matériel a été développé dans le groupe de recherche du professeur Oren Scherman dans le département de chimie de Yusuf Hamied de Cambridge. Le groupe est spécialisé dans la conception et la construction de ces matériaux uniques pour une gamme d'applications potentielles.
« Depuis un certain temps, nous sommes intéressés à utiliser ces matériaux dans les articulations, car leurs propriétés peuvent imiter celles du cartilage », a déclaré Scherman, professeur de chimie supramoléculaire et polymère et directeur du Melville Laboratory for Polymer Synthesis. « Mais combiner cela avec une livraison de médicaments très ciblée est une perspective vraiment excitante. »
Ces matériaux peuvent «sentir» quand quelque chose ne va pas dans le corps et réagir en dispensant un traitement là où il est nécessaire. Cela pourrait réduire le besoin de doses répétées de médicaments, tout en améliorant la qualité de vie des patients. «
Dr Stephen O'Neill, premier auteur
Contrairement à de nombreux systèmes d'administration de médicaments qui nécessitent des déclencheurs externes tels que la chaleur ou la lumière, celui-ci est alimenté par la propre chimie du corps. Les chercheurs disent que cela pourrait ouvrir la voie à des traitements d'arthrite plus durables et ciblés qui réagissent automatiquement aux poussées, augmentant l'efficacité tout en réduisant les effets secondaires nocifs.
Dans les tests de laboratoire, les chercheurs ont chargé le matériau avec un colorant fluorescent pour imiter comment un vrai médicament pourrait se comporter. Ils ont constaté qu'à des niveaux d'acidité typiques d'une articulation arthritique, le matériau libérait sensiblement plus de fret médicament par rapport aux niveaux de pH normaux et sains.
« En réglant la chimie de ces gels, nous pouvons les rendre très sensibles aux changements subtils de l'acidité qui se produisent dans les tissus enflammés », a déclaré le co-auteur du Dr Jade McCune. « Cela signifie que les médicaments sont libérés quand et où ils sont le plus nécessaires. »
Les chercheurs disent que l'approche pourrait être adaptée à une gamme de conditions médicales, en affinant la chimie du matériau. « C'est une approche très flexible, nous pourrions donc en théorie intégrer à la fois des médicaments à action rapide et à action lente, et avoir un seul traitement qui dure des jours, des semaines ou même des mois », a déclaré O'Neill.
Les prochaines étapes de l'équipe impliqueront le test des matériaux dans les systèmes vivants pour évaluer leurs performances et leur sécurité dans un environnement physiologique. L'équipe affirme qu'en cas de succès, son approche pourrait ouvrir la porte à une nouvelle génération de biomatériaux réactifs capables de traiter les maladies chroniques avec une plus grande précision.
La recherche a été soutenue par le Conseil européen de recherche et le Conseil de recherche sur l'ingénierie et les sciences physiques (EPSRC), qui fait partie de la recherche et de l'innovation britanniques (UKRI). Oren Scherman est membre du Jésus College, Cambridge.
