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Injectable, l'hydrogel «auto-cicatrisant» peut offrir une forme plus simple d'administration de médicaments à long terme

Une nouvelle étude publiée dans Communications Nature révèle comment les scientifiques ont créé un hydrogel injectable capable de délivrer des médicaments sur des périodes spécifiques, éliminant ainsi l'implantation chirurgicale requise avec les hydrogels existants. Les chercheurs affirment que le nouvel hydrogel pourrait aider à traiter un certain nombre de maladies, notamment la dégénérescence maculaire, les maladies cardiaques et le cancer.
Ces images montrent la structure du nouvel hydrogel à différents grossissements.
Crédit d'image: Mark Tibbitt

L'utilisation de gels pour délivrer des médicaments constitue un domaine d'intérêt croissant pour les chercheurs. Alors que les solutions liquides conventionnelles permettent la dispersion immédiate des médicaments dans tout le corps, les solutions à base de gel peuvent libérer des médicaments sur de longues périodes.

De plus, les gels peuvent être moulés dans certaines formes, permettant ainsi la délivrance de médicaments à des parties spécifiques du corps. Mais il existe un problème avec les gels d’administration de médicaments actuels; Une fois moulées, elles ne peuvent pas être remodelées, ce qui signifie qu'elles doivent souvent être implantées avec une intervention chirurgicale.

L'équipe de recherche - co-dirigée par Mark Tibbitt de l'Institut Koch pour la recherche intégrative sur le cancer au Massachusetts Institute of Technology (MIT) - s'est attaquée à ce problème.

Hydrogel à base de nanoparticules contenant des polymères et de la cellulose

Selon Tibbitt et ses collègues, les chercheurs ont déjà créé des hydrogels d'administration de médicaments utilisant des connexions chimiques entre les polymères - de longues chaînes de molécules - qui sont irréversibles.

Les chercheurs notent que si ces gels sont extrêmement durs - une caractéristique nécessaire pour résister à une utilisation à long terme - il peut être très difficile de modifier leur forme une fois qu'ils sont moulés.

Dans le passé, les scientifiques ont tenté de s'attaquer à ce problème en développant des protéines qui s'assemblent en hydrogels par elles-mêmes, mais l'équipe du MIT affirme qu'un tel processus est complexe. Dans leur étude, ils ont adopté une approche plus simple.

Les chercheurs ont utilisé des nanoparticules constituées de copolymères PEG-PLA, largement utilisées pour l'administration de médicaments. Afin de former leur nouvel hydrogel, les chercheurs ont combiné ces copolymères PEG-PLA avec un autre polymère appelé cellulose.

Comme la plupart des nanoparticules ont une liaison faible avec les chaînes polymères, la connexion entre les nanoparticules contenant le copolymère PEG-PLA et la cellulose était faible. En tant que tel, chaque connexion est capable de se ramollir sous contrainte physique, permettant à l'hydrogel d'être injecté à travers une seringue.

Cependant, en l'absence de telles contraintes, les nanoparticules et la cellulose forment de nouvelles connexions, ce qui signifie que leur ténacité est rétablie.

"Maintenant, vous avez un gel qui peut changer de forme lorsque vous lui appliquez un stress, et puis, surtout, il peut se régénérer lorsque vous relâchez ces forces. Cela vous permet de le serrer à travers une seringue ou une aiguille corps sans chirurgie », explique Tibbitt.

Un nouvel hydrogel peut délivrer deux médicaments simultanément

L'équipe note que l'hydrogel étant composé de deux composants, il peut être utilisé pour administrer deux médicaments différents simultanément.

Les copolymères PEG-PLA ont la capacité de transporter et de délivrer des médicaments à petites molécules hydrophobes, tels que ceux utilisés pour la chimiothérapie, tandis que des polymères tels que la cellulose peuvent véhiculer des molécules hydrophiles, tels que des anticorps et des facteurs de croissance.

En injectant l’hydrogel sous la peau de souris, l’équipe a découvert qu’elle délivrait efficacement un médicament hydrophobe et un autre hydrophile pendant plusieurs jours.

Non seulement l'hydrogel offre une administration ciblée de médicaments, mais les chercheurs affirment que chaque composant du gel peut être modifié pour que chaque médicament puisse être administré à des taux différents, ce qui signifie qu'il peut être adapté aux besoins individuels du patient.

L'équipe étudie actuellement comment le nouvel hydrogel peut être utilisé pour délivrer des médicaments anti-angiogenèse pour traiter la dégénérescence maculaire - une maladie des yeux qui affecte plus de 10 millions de personnes aux États-Unis.

À l'heure actuelle, les patients atteints de dégénérescence maculaire reçoivent une injection mensuelle avec des médicaments anti-angiogenèse, qui agissent en réduisant la croissance des vaisseaux sanguins altérant la vue. L'équipe du MIT estime que le nouvel hydrogel pourrait être utilisé pour administrer ces médicaments sur plusieurs mois, ce qui pourrait limiter le besoin d'injections.

Étant donné que le nouvel hydrogel peut fournir des facteurs de croissance, les chercheurs affirment qu'il pourrait également être efficace pour réparer les tissus cardiaques endommagés à la suite d'une crise cardiaque.

En outre, il pourrait être utilisé pour traiter les patients cancéreux après l'ablation chirurgicale des tumeurs. L'équipe explique que le gel pourrait être associé à un produit chimique qui attire les cellules cancéreuses restantes vers lui, parallèlement à un médicament de chimiothérapie qui détruit les cellules cancéreuses, réduisant ainsi le risque de récidive du cancer.

Le mois dernier, Nouvelles médicales aujourd'hui rapporté sur une autre étude publiée dans Communications Nature, dans lequel les chercheurs ont détaillé le développement d'un mécanisme d'administration de médicaments à «libération déclenchée» utilisant des nanoparticules.

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