Dès le 4ème siècle avant JC, Aristote s'émerveilla de la capacité de Gecko agile à « monter et descendre un arbre de quelque manière que ce soit, même avec la tête vers le bas ».
Ses orteils adhérents, capables de s'accrocher à la surface la plus glissante avec une force extraordinaire, ont tout inspiré, des super colues aux costumes d'escalade « Superman » aux éponges pour absorber les toxines environnementales.
Maintenant, les scientifiques de Cu Boulder se sont inspirés du reptile pour développer un matériau capable de s'en tenir aux tumeurs à l'intérieur du corps, pompant les médicaments de chimiothérapie pendant des jours.
La technologie, développée avec des médecins du campus médical de l'Université du Colorado Anschutz, est décrite dans la revue Matériaux avancés.
« La nature est à cela depuis des millions d'années et offre des indices pour développer de meilleurs biomatériaux », a déclaré l'auteur principal Wyatt Shields, Thomas F. Austin, professeur adjoint de génie chimique et biologique à Cu Boulder.
Le premier auteur Jin Gyun Lee, chercheur postdoctoral au Shields Lab, a déclaré que les premiers résultats se sont révélés très prometteurs.
« Nous envisageons que cette technologie d'inspiration gecko pourrait finalement réduire la fréquence des traitements cliniques, permettant potentiellement aux patients de recevoir des thérapies moins mais durables », a déclaré Lee.
La puissance des orteils collants
Le secret du gecko à des surfaces ascendantes sans effort aussi lisses que le verre se trouve dans les millions de fibres microscopiques en forme de cheveux, appelées soies, qui tapissent leurs orteils.
À chaque étape, ces structures – et des milliers d'orientations séparées même plus petites appelées spatules – s'aplatissent à travers une large surface, se conformant dans les coins et recoins.
Lorsque des molécules sur les spatules et des surfaces interagissent – un phénomène connu sous le nom de Van der Waals force – leurs pieds collent dur. Pourtant, un léger mouvement peut rompre le lien, leur permettant de se précipiter.
Les scientifiques ont essayé depuis des décennies de reproduire la conception de l'orteil de gecko, pour une utilisation dans des adhésifs plus forts, des produits médicaux et de soins personnels, etc. Mais ces minuscules poils se sont révélés compliqués et coûteux à fabriquer et presque impossibles à faire à grande échelle.
Shields et Lee ont cherché à inventer un matériau qui était non seulement collant, mais pouvait également s'attarder en toute sécurité dans le corps, offrant une dose de médecine soutenue, avant de se désintégrer.
Ils ont développé un moyen de transformer un polymère biodégradable déjà approuvé par la FDA, l'acide poly lactique-Co-glycolique (PLGA), en petites particules présentant des nanostructures de cheveux ramifiées similaires à celles des pieds du gecko.
Ensuite, ils ont infusé ces «particules dendritiques mous» avec des médicaments de chimiothérapie et les ont attachés aux cellules cancéreuses dans une boîte de Pétri et des tumeurs de la vessie chez la souris.
Ils ont constaté que les particules s'accrochaient étroitement au cancer pendant des jours, même dans un environnement glissant comme la surface d'une vessie. Les animaux les ont bien tolérés et ont provoqué une réponse immunitaire favorable.
Nous avons développé une plate-forme pratique et flexible pour une thérapie contre le cancer localisée qui pourrait être facilement mise à l'échelle et traduit. «
Jin Gyun Lee, premier auteur
Le défi avec le cancer de la vessie
Les auteurs soulignent que davantage de recherches sont nécessaires, et il pourrait être des années avant que la technologie ne soit prête pour les essais cliniques chez les personnes.
En fin de compte, ils disent que cela pourrait changer la donne pour traiter les tumeurs localisées, avec un minimum de dommages aux tissus de la santé environnants.
L'équipe a commencé avec un cancer de la vessie car il peut être particulièrement difficile à traiter.
« Le cancer de la vessie est courant, la plupart des patients présentant des maladies localisées », a déclaré le co-auteur Thomas Flaig, MD, oncologue et professeur de médecine à Cu Anschutz spécialisé dans le cancer de la vessie. « Il existe un réel besoin de thérapies nouvelles et efficaces pour prévenir la progression vers des stades plus avancés de la maladie pour ces patients. »
Pour traiter les tumeurs de la vessie localisées, les médecins insérent généralement un cathéter dans la vessie et baignent l'organe dans les médicaments de chimiothérapie. Parce que les gens urinent environ six fois par jour, le médicament se lave rapidement, nécessitant des traitements répétés fréquents qui peuvent être douloureux.
Les effets secondaires sont courants, car les médicaments ont également frappé les tissus sains. Souvent, le cancer revient.
Les chercheurs envisagent un jour où un gel contenant leurs particules d'inspiration gecko pourrait être appliquée directement à la tumeur, offrant une concentration soutenue et élevée de médecine tuant le cancer plus sélectivement à la tumeur jusqu'à ce qu'elle décompose et est excrétée.
La technologie pourrait également fonctionner pour d'autres cancers, tels que les tumeurs orales, de tête ou de cou.
L'équipe d'ingénieurs biomédicaux et des matériaux, les oncologues médicaux et les biologistes du cancer prévoient de poursuivre leur collaboration entre campus – et de se tourner vers la nature pour l'inspiration.
