Cette technique innovante à base d'électrofilage coaxial ouvre tout un spectre de nouvelles applications médicales innovantes, des pansements intelligents, à de nouveaux dispositifs de contraception et au traitement localisé des glioblastomes. Développée par une équipe de l’Université de Cincinnati (UC), la technologie, présentée dans ChemPlusChem permet de développer des fibres électrolytiques (Visuel) qui ressemblent à une toile d'araignée et combinent des polymères avec des agents actifs, comme des médicaments par exemple.
Le système de production pompe 2 polymères ou plus, liquides, dans une buse qui goutte comme un robinet qui fuit. Une fois la tension électrique appliquée, le goutte-à-goutte se transforme en une fine toile d'araignée composée d'un noyau d'un matériau, entouré d'une gaine composée d'un autre maériau. Comme l’écrit Andrew Steckl, expert au College of Engineering and Applied Science de l'UC, « la technologie a l’air simple, mais derrière cette apparence trompeuse, c'est la chimie qui fait toute la différence ».
Toutes les combinaisons d'ingrédients et d’agents actifs dans ces nanofibres sont permises !
A la base de cette technologie, l'électrofilage, une technique inventée en 1902 et appliquée à la fabrication des textiles dans les années 30. Les scientifiques commencent tout juste à réaliser réaliser son énorme potentiel et c’est en particulier le « terrain de jeu » du laboratoire de nanoélectronique de l’auteur principal : son équipe travaille à de nouvelles combinaisons d'ingrédients et d’agents actifs pour développer des nanofibres présentant des avantages uniques.
Les combinaisons de matériaux et d’agents actifs sont infinies : il est possible de combiner un noyau rigide entouré d’un matériau souple, flexible ou adhésif. Il est également possible d’obtenir une gaine résistante à l’eau qui entoure un composé qui se dissout rapidement dans l’eau. Il est même possible de mettre des molécules de médicament thérapeutique à l'intérieur de la fibre et des molécules d’analgésique à l'extérieur.
Les applications médicales sont sans limite aussi :
- on pense immédiatement à des pansements intelligents en fibres électrolytiques permettant de délivrer des médicaments cicatrisants, anti-inflammatoires ou analgésiques sur la plaie ;
- une autre piste à l’étude est le développement de tampons en fibre électrolytique conçue pour piéger et tuer les spermatozoïdes. Une autre version pourrait libérer des médicaments anti-infectieux pour prévenir les infections sexuellement transmissibles (IST) ; les premiers essais de dispositif montrent d’ailleurs que le tampon en fibre électrolytique est plus facile à utiliser et plus efficace que les autres contraceptifs de type éponge ;
- enfin, l’équipe travaille également avec des chercheurs de l'Université Johns Hopkins pour remplacer la chimiothérapie traditionnelle par un traitement localisé des glioblastomes. L’idée là encore serait de pouvoir éviter les effets systémiques de la chimiothérapie, le défi de la barrière hémato-encéphalique (qui implique la délivrance de plus de principe actif). Cette nouvelle option de traitement du glioblastome comporterait donc la chirurgie et l’extraction de la tumeur et l’application d’une capsule électrostatique coaxiale pour administrer le médicament de chimiothérapie localement pendant des jours ou des semaines. De premiers tests chez l’animal montrent que les fibres électrodéposées apportent des résultats encore meilleurs, en particulier parce que les chirurgiens peuvent appliquer plus facilement différentes combinaisons de traitements.
Produire suffisamment de matériel pour un usage commercial reste également un défi pour le développement de ces différentes applications. Mais cette nouvelle formulation électrostatique unique, biocompatible et à capacité de chargement de combinaisons de plusieurs médicaments et de libération prolongée, intéresse plusieurs grands industriels. D’autant que l’équipe songe déjà à d’autres applications à d’autres médicaments approuvés par la FDA. L’exemple est donné avec la maladie de Parkinson, dont le traitement implique la prise de médicaments plusieurs fois par jour.
La piste des « médicaments électrolytiques » semble donc déboucher sur un nombre incalculable d’applications. Dernier exemple, celui de fibres qui ne se dissolvent qu’à une acidité particulière du système digestif, permettant la programmation de la libération d’agents actifs pour le traitement des maladies de l’intestin… Enfin, les possibilités de collaborations dans différentes disciplines appaissent également presque illimitées.
« Nous suivons notre curiosité et voyons où cela nous mène », concluent les chercheurs
Source: ChemPlusChem June 2019 DOI: 10.1002/cplu.201900281 Coaxial Electrospinning Formation of Complex Polymer Fibers and their Applications (Visuel Joseph Fuqua II / Services créatifs UC)
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