Micromachines
Des nano-ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego ont démontré pour la première fois l'utilisation de micromachines pour traiter les infections bactériennes de l'estomac. Ces minuscules véhicules, chacun d'environ la moitié de la largeur d'un cheveu humain, flottent rapidement dans tout l'estomac, neutralisant l'acide gastrique, puis libèrent leur charge d'antibiotiques au bon pH.
Les nano-ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego ont développé les premières micromachines pour traiter les infections bactériennes. Image: Laboratoire de nanobioélectronique à UC San DiegoLes chercheurs ont déclaré que cette méthode d'administration à l'aide de micromachines est une nouvelle méthode prometteuse pour traiter les maladies de l'estomac et du tractus gastro-intestinal avec des médicaments sensibles aux acides. La clé de leur succès est la collaboration entre les équipes de recherche des professeurs de nano-ingénierie Joseph Wang et Lianfang Zhang de l'UC San Diego Jacobs School of Engineering. Wang et Zhang ont d'abord mené une étude in vivo sur le fonctionnement des micromachines, et cette étude est le premier exemple de micromachines dans le traitement des
infections bactériennes .
L'acide gastrique peut perturber les médicaments administrés par voie orale, tels que les antibiotiques et les produits pharmaceutiques à base de protéines. Les médicaments utilisés pour traiter les infections bactériennes, les ulcères et d'autres maladies de l'estomac sont généralement pris avec des substances supplémentaires appelées inhibiteurs de la pompe à protons pour inhiber la production d'
acide gastrique . Mais avec une utilisation prolongée ou des doses élevées, les inhibiteurs de la pompe à protons peuvent provoquer des effets secondaires, notamment des maux de tête, de la diarrhée et de la fatigue. Dans les cas plus graves, ils peuvent provoquer de l'anxiété ou de la dépression.
Les micromachines ont un mécanisme intégré pour neutraliser l'acide dans l'estomac et délivrer efficacement leurs charges utiles - sans utiliser d'inhibiteurs de la pompe à protons.
«Il s'agit d'un traitement de micro-usinage en une étape qui combine la neutralisation de l'acide à une action thérapeutique», a déclaré Berta Esteban-Fernandez de Avila, étudiante diplômée de l'équipe de recherche Wang de l'Université de Californie à San Diego et l'un des premiers auteurs de cet article.
La micromachine se compose d'un noyau sphérique en magnésium recouvert d'une couche protectrice de dioxyde de titane, suivi d'une couche d'antibiotique clarithromycine et d'une couche externe d'un polymère chargé positivement appelé chitosane, qui permet aux moteurs d'adhérer à la
paroi de l'estomac .
Cette liaison est également renforcée par le mouvement des micromachines, qui sont alimentées par l'acide propre de l'estomac. Les noyaux de magnésium réagissent avec l'acide gastrique, créant un flux de micro-bulles d'hydrogène qui déplacent les moteurs à l'intérieur de l'estomac. Cette réaction réduit également temporairement la quantité d'acide dans l'estomac, augmentant le pH afin que les micromachines puissent libérer le médicament et terminer le traitement. Le pH normal de l'estomac est rétabli dans les 24 heures.
In vivo
Les chercheurs ont testé des micromachines chez des souris
infectées par
Helicobacter pylori . Des micromachines remplies d'une dose clinique d'antibiotique clarithromycine ont été administrées par voie orale une fois par jour pendant cinq jours consécutifs. Par la suite, les chercheurs ont évalué le nombre de bactéries dans chaque estomac musculaire et ont constaté que le traitement par micromachine était un peu plus efficace que de prescrire la même dose d'antibiotique en combinaison avec des
inhibiteurs de la pompe à protons .
Les micromachines sont fabriquées à partir de matériaux biodégradables. Les noyaux de magnésium et les couches de polymère se dissolvent dans le suc gastrique sans formation de résidus nocifs.
Les chercheurs disent que bien que les résultats actuels soient prometteurs, ce travail en est encore à ses débuts. L'équipe prévoit des recherches pour mieux évaluer les caractéristiques thérapeutiques des micromachines in vivo et les comparer avec d'autres méthodes standard de traitement des maladies de l'estomac. Les chercheurs prévoient également de tester diverses combinaisons de médicaments avec des micromachines pour traiter de nombreuses maladies de l'
estomac et dans différentes parties du tractus gastro-intestinal. En général, les chercheurs disent que ce travail ouvre la porte à l'utilisation de moteurs synthétiques comme plates-formes actives de distribution de médicaments pour traiter les maladies in vivo.
