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La pulvérisation nasale de nanoparticules peut permettre une administration rapide et sûre de médicaments au cerveau

Traverser la barrière hémato-encéphalique est un défi pour les développeurs de médicaments. Maintenant, après avoir testé la méthode dans les criquets, une équipe d'ingénieurs montre comment un aérosol contenant des nanoparticules d'or peut offrir un moyen rapide et non invasif de délivrer des médicaments au cerveau.
Les chercheurs suggèrent que l'administration de médicaments au cerveau en utilisant des nanoparticules en spray nasal pourrait être une méthode efficace et rapide capable de surmonter le problème de la traversée de la barrière hémato-encéphalique.

L'équipe - de l'Université de Washington à St. Louis (WUSTL), MO - décrit la recherche de preuve de concept dans la revue Rapports scientifiques.

Pour que le cerveau fonctionne, il doit fonctionner dans un environnement chimique étroitement contrôlé et protégé des fluctuations plus variées du reste du corps.

Cet environnement stable est maintenu par la barrière hémato-encéphalique, qui comprend des couches de cellules spécialisées dans la paroi interne des petits vaisseaux sanguins du cerveau et de la moelle épinière.

La barrière hémato-encéphalique empêche les toxines de pénétrer dans les tissus du cerveau et de la moelle épinière. Malheureusement, il fait si bien le travail qu'il empêche également de nombreux médicaments, tels que ceux utilisés pour tuer les cellules cancéreuses.

Une façon de surmonter cela consiste à administrer des médicaments au cerveau en utilisant des injections. Cependant, ces approches invasives sont risquées en ce sens qu’elles peuvent endommager les tissus et qu’elles ont peu de contrôle sur la distribution des médicaments dès le point d’injection, notent les chercheurs.

Ainsi, dans le but de trouver une alternative efficace et moins risquée, l'équipe de WUSTL a décidé d'explorer le potentiel de l'utilisation de nanoparticules pour transporter des médicaments au cerveau par le nez.

Le nez offre un accès facile au cerveau

L'intérêt pour l'utilisation de la nanotechnologie - la capacité de contrôler la matière à l'échelle atomique et moléculaire - pour développer de nouveaux outils de diagnostic et de nouveaux traitements augmente, notent les auteurs dans leur rapport d'étude.

Un certain nombre de nouveaux nanomatériaux ont été utilisés pour transporter des médicaments vers des cibles spécifiques dans les organes et les tissus. Celles-ci semblent maximiser l'efficacité du médicament tout en minimisant les effets secondaires.

Le co-auteur Barani Raman, professeur agrégé de génie biomédical, dit que le nez offre la voie la plus courte - et probablement la plus facile - au cerveau.

Ses collègues et lui notent que, à partir de diverses études, les nanoparticules d'or sont devenues le matériau de choix pour l'administration de médicaments. Ils sont relativement faciles à synthétiser et à personnaliser et ils ont une bonne biocompatibilité.

L'équipe a mis au point une nouvelle méthode de diffusion d'aérosols qui dépose des nanoparticules d'or dans les régions supérieures de la cavité nasale. Ils ont produit les nanoparticules à une forme, une taille et une charge de surface contrôlées et les ont étiquetés avec des marqueurs fluorescents afin de pouvoir les suivre.

Les criquets offrent un bon modèle de la barrière hémato-encéphalique humaine

Les chercheurs ont testé l'efficacité de l'aérosol de nanoparticules dans les criquets, car leurs barrières hémato-encéphaliques présentent des similitudes avec celles des humains - en particulier lorsqu'ils passent par la voie nasale.

Le Professeur Raman explique que chez l'homme, pour atteindre le cerveau par le nez, les nanoparticules doivent traverser le bulbe olfactif puis le cortex olfactif, "deux relais et vous avez atteint le cortex", explique-t-il.

"Il en va de même pour les circuits olfactifs invertébrés", ajoute-t-il, "bien que ce dernier système soit relativement plus simple, avec un ganglion supra-?sophagien au lieu d'un bulbe olfactif et d'un cortex".

L'équipe a exposé les antennes des criquets à l'aérosol et suivi les progrès des nanoparticules marquées. En quelques minutes, les nanoparticules ont traversé le circuit olfactif des insectes, traversé la barrière hémato-encéphalique et envahi les tissus cérébraux.

L'équipe a montré que les nanoparticules n'affectaient pas la fonction cérébrale des insectes. Ils ont mesuré les réponses électrophysiologiques des neurones olfactifs des criquets avant et après le traitement et n'ont trouvé aucune différence perceptible jusqu'à plusieurs heures après.

Les chercheurs disent que la prochaine étape de leur recherche consistera à charger les nanoparticules avec différents médicaments et à utiliser des ultrasons pour cibler des doses précises afin d'atteindre des zones spécifiques du cerveau. De telles méthodes pourraient potentiellement faire une grande différence dans le traitement des tumeurs cérébrales.

"La barrière hémato-encéphalique protège le cerveau contre les substances étrangères dans le sang qui peuvent blesser le cerveau. Mais lorsque nous avons besoin de délivrer quelque chose, il est difficile et invasif de traverser cette barrière. Notre technique non invasive peut délivrer des médicaments par nanoparticules. il y a donc moins de risques et de meilleurs temps de réponse. "

Prof. Barani Raman

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