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Des chercheurs du Technion ont mis au point un système automatique pour la conception et la préparation de matériaux stabilisants afin de produire un "paquet nanométrique" - une plateforme permettant d'administrer des médicaments aux zones cancéreuses de l’organisme. Dans un article publié dans la revue Biomaterials, les chercheurs indiquent qu'en utilisant ce système innovant, ils ont mis au point les matériaux nécessaires à la création de la plateforme et ont même démontré, dans des expériences précliniques, son efficacité sur des tumeurs malignes solides.

La recherche a été menée à la Faculté de Génie Biomédical sous la direction du Doctorant Yuval Harris et de la Directrice du laboratoire, le Dr Hagit Sason-Bauer, en collaboration avec Yosi Shamay, Professeur adjoint de Génie Biomédical pour la nanomédecine anticancéreuse et la nanoinformatique.

Les médicaments anticancéreux tels que la chimiothérapie et les inhibiteurs de kinase sont conçus pour détruire les cellules cancéreuses, mais l’un de leurs problèmes principaux est qu’une seule petite quantité de ces substances médicamenteuses arrive à atteindre sa destination – les cellules cancéreuses. Le reste du médicament se retrouve dispersé dans l’organisme, endommageant ainsi les tissus sains. Il en résulte les effets secondaires bien connus que sont les nausées (dues aux dommages causés aux tissus intestinaux), la perte de cheveux ainsi que des répercussions plus graves.

Les dommages causés aux tissus sains par les médicaments anticancéreux sont à l'origine de la mise au point de "packaging" spécifiques - des capsules nanométriques qui transportent le médicament jusqu'à la cible et l'y libèrent tout en empêchant sa fuite dans les tissus sains. Une quarantaine de produits de nanomédecine, dont les vaccins Pfizer et Moderna contre le COVID-19, ont déjà été approuvés par la Food and Drug Administration (FDA) américaine, mais le développement de telles capsules de transport est un défi technologique compliqué. C'est pourquoi de nombreux groupes de recherche travaillent à leur amélioration.

Dans leur article de Biomaterials, les chercheurs du Technion présentent une percée dans ce domaine : un processus automatisé permettant de développer des matériaux optimaux pour la préparation de ces capsules. Le processus est utilisé à la fois comme un robot-chimiste qui synthétise de nouveaux matériaux, et comme un robot-pharmacien qui les formule en nanocapsules contenant le médicament anticancéreux.

“La technologie que nous avons développée’’, nous explique le Professeur Adjoint Shamay, ‘’est basée sur un phénomène appelé ‘Aggregation-Induced Emission’ (AIE) - une émission de lumière basée sur l'état d'agrégation du médicament. Cet effet signifie que sous sa forme solide ou agrégée, il émet beaucoup d'énergie lumineuse, mais que lorsqu'il est soluble ou stable dans une capsule, il n'émet presque pas de lumière. Sur une quarantaine de médicaments testés, nous avons trouvé 10 nouveaux médicaments pour lesquels cet effet se produit. Ils peuvent donc être utilisés comme critères de sélection dans le processus automatisé."

Le système automatique développé au Technion permet de savoir, en fonction de l'énergie lumineuse émise par le médicament, quelle substance produit les meilleures nanoparticules pour ce médicament. Cette technique a conduit à la découverte d'un nouveau matériau stabilisateur dont les propriétés lui confèrent de nombreux avantages par rapport aux matériaux existants utilisés pour créer des capsules nanométriques destinées à l'administration de médicaments.

Les chercheurs ont découvert que le nouveau matériau est supérieur aux matériaux existants, notamment en termes d'efficacité, de sécurité, d'uniformité des particules qui le composent, de stabilité dans le temps et de nombre de médicaments pouvant être "enveloppés" et stabilisés. Toutes ses caractéristiques en font un super stabilisateur adapté au domaine des traitements utilisant des capsules nanométriques.

Le nouveau matériau, nommé R595, a été créé par une réaction chimique « verte », c’est-à-dire une réaction qui ne nécessite pas l’utilisation de solvants organiques polluants et toxiques. Il présente une efficience de remplissage du médicament très élevée (90%), ce qui permet de prévoir l’efficacité du traitement. Lors d'essais précliniques, l'efficacité de la capsule a été démontrée dans le traitement de tumeurs solides résultant d'une mutation commune dans le cancer du poumon, le cancer du pancréas et le cancer de l'intestin.

La recherche a été soutenue par la National Science Foundation (NSF) d'Israël et le ministère de la Santé. Les chercheurs remercient Victoria Zlobin de l'Autorité de Recherche Préclinique du Technion.