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De minuscules microrobots à base d’algues pourraient transformer le traitement du cancer du poumon : ScienceAlert

Tumeurs qui se déplacent vers les poumons, ou métastases pulmonairesconstituent un formidable défi dans le domaine du traitement du cancer.

Chimiothérapie conventionnelle échoue souvent parce que c’est inefficace. Il ne cible pas directement les poumons et s’accumule à une concentration suffisamment élevée pour tuer les tumeurs.

Mes collègues et moi du Laboratoire Wang et Groupe de recherche Zhang à l’Université de Californie à San Diego, ont passé les cinq dernières années à développer microrobots biohybridesde minuscules objets fabriqués à partir de matériaux naturels et synthétiques, pouvant être utilisés en médecine.

Dans notre recherche récemment publiée, nous avons fait une microrobot biohybride à base de microalgues vertes qui peut administrer une chimiothérapie directement dans les poumons et traiter les métastases pulmonaires.

Image microscopique de petites sphères vertes presque translucides
Les microalgues peuvent nager dans votre corps. (CSIRO/Wikimédia Commons, CC BY-SA)

Livraison de médicaments contre les algues

Microrobots synthétiques sont généralement constitués de structures métalliques ou polymères rigides difficiles à fabriquer. Ils sont incapables d’accéder à certains organes et tissus et peuvent être toxiques pour les humains.

Les microalgues pallient à ces soucis. Pour un, les microalgues peuvent se déplacer de manière autonome en utilisant un appendice semblable à un cheveu appelé flagelle pour se propulser à travers des organes tels que les poumons. Ils sont moins toxique par rapport à d’autres micro-organismes. Ils sont aussi moins cher et plus facile à produire.

Notre microrobot biohybride – appelé algues-NP(DOX)-robot – combine des microalgues vertes vivantes microscopiques couramment utilisées en pharmacie, Chlamydomonas reinhardtiiavec des nanoparticules recouvertes de membranes de globules rouges.

Les membranes cellulaires agissent comme un « camouflage » naturel pour améliorer la biocompatibilité du microrobot et éviter qu’il ne soit attaqué par le système immunitaire du patient. Dans les nanoparticules se trouve un type courant de médicament de chimiothérapie appelé doxorubicine.

Nous avons testé nos microrobots à base d’algues chez des souris présentant des métastases pulmonaires. En administrant ces microrobots à base d’algues par la trachée, nous pourrions transporter le médicament directement dans les poumons et minimiser les effets secondaires sur d’autres organes.

Une fois dans les poumons, notre microrobot à base d’algues pourrait nager et distribuer le médicament dans les tissus pulmonaires. Il pourrait également échapper à la destruction par les cellules immunitaires des poumons, permettant ainsi au médicament d’être progressivement libéré des nanoparticules.

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Comparés aux nanoparticules libres et chargées de médicaments statiques qui ne peuvent pas se déplacer d’elles-mêmes, nos microrobots biohybrides se sont accumulés en concentrations plus élevées et ont été retenus plus longtemps dans les poumons.

En administrant plus efficacement une chimiothérapie aux tissus pulmonaires malades, nos microrobots biohybrides ont considérablement amélioré les résultats thérapeutiques en réduisant les tumeurs pulmonaires et en prolongeant la survie des souris traitées.

Les souris traitées avec nos microrobots à base d’algues ont connu une augmentation de 40 % de leur durée de survie médiane, prolongeant ainsi leur survie de 27 à 37 jours.

Les cellules immunitaires finissent par décomposer les microrobots en composants non toxiques et les éliminent complètement du corps.

Traitements de bioingénierie

Nos résultats montrent que les microrobots biohybrides présentent une approche puissante pour administrer des médicaments aux poumons afin de traiter les maladies pulmonaires.

Nous utilisions auparavant notre plateforme de microrobots à microalgues vertes pour traiter pneumonie pulmonaire aiguë. Nous nous concentrons désormais sur le traitement d’autres maladies pulmonaires difficiles, telles que la mucoviscidose et la fibrose pulmonaire idiopathique.

Nous travaillons également à la création d’un moyen de fournir de manière plus efficace et non invasive nos microrobots biohybrides. Intégration de stratégies de contrôle de mouvement supplémentaires, telles que guidage magnétique ou piégeage par ultrasonspourrait accroître l’accumulation de médicaments dans des sites cibles spécifiques du corps.

Il faudra encore du temps avant que nos microrobots biohybrides n’apparaissent en clinique. Mais dans l’ensemble, la combinaison de microalgues vivantes avec des nanoparticules recouvertes de membranes cellulaires pour administrer des médicaments peut aider à jeter les bases de traitements contre le cancer issus de la bio-ingénierie.La conversation

Zhengxing Li, doctorat. Candidat en science et génie des matériaux, Université de Californie, San Diego

Cet article est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.


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