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À quoi ressemblent les nanoparticules utilisées pour administrer les médicaments?

De manière générale, il existe 4 grandes catégories de véhicules à nanoparticules.

  • Nanoparticules à base de polymères
  • Nanotubes de carbone
  • Lipide / Micelles
  • Virus / particules pseudo-virales (ou à base de protéines)

Vous pouvez également avoir une combinaison de ces classes de nanoparticules (virus fermés lipidiques et CNT enduits de polymère par exemple). Il existe d’autres types de nanoparticules comme indiqué ci-dessus mais les nanoparticules inorganiques (Gold et Iron Oxide) ne sont pas vraiment utilisées pour les applications de délivrance de médicaments mais sont excellentes à des fins d’imagerie.

Toutes ces échafaudages de nanoparticules suivent des principes similaires, mais en raison de la chimie sous-jacente, les méthodes d’encapsulation et de modification diffèrent grandement. En conséquence, pour différentes applications et pour différents types de médicaments, vous devrez choisir l’échafaudage approprié. En même temps, il y a beaucoup de recherches pour augmenter la flexibilité et la fiabilité de chaque échafaudage. Pour une liste des principaux groupes de recherche dans ce domaine, voir Qui sont les leaders dans le domaine des systèmes d’administration de médicaments par nanoparticules?

Les nanoparticules à base de polymère ont été vraiment popularisées par Bob Langer et sont la nanomédecine originale. Le paclitaxel lié à l’albumine a ouvert toute la porte dans ce champ. L’avantage des nanoparticules à base de polymère est qu’elles exploitent les connaissances approfondies de la science des polymères et de la chimie des polymères. La compréhension de la façon dont les changements dans la structure moléculaire des sous-unités peuvent influencer les propriétés du polymère permet aux scientifiques de régler avec précision les propriétés de la nanoparticule.


Un aspect qui est unique aux nanoparticules à base de polymère est que vous pouvez utiliser la méthode couche par couche pour fournir différentes propriétés pour différents environnements. En théorie, cela rend orthogonales plusieurs des propriétés de ces nanoparticules et vous pouvez isoler l’élément porteur de médicament de la nanoparticule de l’aspect circulation de la nanoparticule.

Cependant, les nanoparticules à base de polymère souffrent d’un manque d’uniformité et d’imprécision des méthodes de synthèse. Parce qu’ils sont polymériques, il y a une grande polydispersité et les groupes de recherche ont dû recourir à des plateformes de synthèse très compliquées, y compris la microfluidique et les méthodes de fabrication en 3D pour fabriquer des sphères uniformes. En outre, le nombre limité d’options biocompatibles ainsi que les problèmes liés au test des composants imposent une énorme contrainte sur les types de produits chimiques pouvant être utilisés. Les nanoparticules de polymère souffrent d’un manque d’uniformité, d’une charge hétérogène, d’une modification hétérogène et de faibles densités à la fois de chargement et de modification. Cependant, pour de nombreuses applications, ce ne sont pas des problèmes, ils restent donc extrêmement populaires.

Les nanotubes de carbone exploitent les connaissances approfondies en matière de recherche sur les nanotubes de carbone du monde des sciences des matériaux. Plusieurs des techniques de fabrication et de modification sont bien connues. L’énorme truc est de rendre les CNT biocompatibles. Ce qui est compliqué à propos des NTC (et cela rappelle énormément aux personnes qui ne connaissent pas bien les NTC), c’est la géométrie de la CNT (n, m) et si elle est à simple paroi (SWNT) ou multiparoi (MWNT) font une énorme différence dans les propriétés de la CNT ainsi que la sécurité.


Les avantages des NTC sont qu’il existe de nombreuses méthodes de bioconjugaison et de modification. En outre, il est bien compris comment ces dispositifs peuvent être synthétisés. Mais en raison de la géométrie de ces NTC et de la difficulté d’encapsuler des médicaments à l’intérieur, les NTC n’ajoutent pas grand-chose en termes de profil pharmacologique de la nanoparticule. Ils sont beaucoup plus utilisés dans les applications d’imagerie.

Les nanoparticules lipidiques ou les micelles ou les liposomes sont d’excellents véhicules car ils ont des propriétés cellulaires similaires. Ils tirent parti des connaissances des biologistes cellulaires. Parce que les couches lipidiques cellulaires peuvent incorporer tous les types de fragments dans les bicouches lipidiques, il existe un vaste éventail d’options pour la fonctionnalisation des nanoparticules. En outre, la bicouche lipidique permet la séparation nette de la charge utile du côté extracellulaire de la nanoparticule. Grâce au processus de bourgeonnement et d’absorption, le médicament peut être livré dans la cellule.
(Si vous n’avez pas compris, ils ressemblent tous à la même chose sous un SEM)

Le plus gros problème avec les nanoparticules lipidiques? La plupart des propriétés sont assez difficiles à contrôler et la science sous-jacente à la biophysique des lipides est encore disséquée. C’est pourquoi nous payons le gouvernement pour payer des gens comme Sai Janani Ganesan pour étudier ces questions. Les lipides sont très dynamiques, sont très non uniformes et nous avons de très mauvaises méthodes de synthèse pour les produire facilement à l’échelle. Cependant, leurs propriétés sont excellentes.

Les particules virales et les particules pseudo-virales (VLP) sont des nanoparticules à base de protéines qui tirent parti des connaissances des virologues et de l’ingénierie des protéines. Parce que les particules virales ont déjà évolué pour être de taille uniforme, transportant la charge utile, ciblant les particules, de nombreuses propriétés souhaitables de ces nanoparticules font déjà partie de la particule. Parce qu’ils sont des protéines auto-assemblées, la synthèse est assez simple et utilise simplement la biotechnologie conventionnelle.

Malheureusement, étant donné que les nanoparticules sont des échafaudages uniformes optimisés, ciblant et supportant la charge utile, il est souvent difficile de leur donner une taille différente, de cibler des cellules différentes et de transporter différentes charges utiles. Alors que nos capacités d’ingénierie des protéines se sont améliorées, des modifications significatives de la capside virale peuvent avoir un impact énorme sur la structure et la stabilité du virus. Les capsides virales sont très efficaces pour charger les acides nucléiques, mais il est très difficile pour eux d’encapsuler d’autres charges utiles comme les médicaments hydrophobes. Ajoutant à ces problèmes, nos connaissances sur le processus d’auto-assemblage a des lacunes importantes. Alors que le virus peut avoir une présentation uniforme des modifications, cette uniformité fait ressembler la nanoparticule à un virus et puisque le corps a développé plusieurs mécanismes pour éliminer les virus, certaines des propriétés des particules virales peuvent fonctionner contre eux.

L’un des concepts les plus difficiles que les gens à l’extérieur du domaine ont avec la nanomédecine est que le terme est essentiellement une description générale d’une vaste gamme de matériaux et de chimies. Par conséquent, quand on parle de nanotechnologies, on parle de plusieurs technologies qui relèvent de la même branche. Lorsque nous discutons des limites, des risques et des potentiels pour une nanoparticule donnée, ce qui s’applique à une nanoparticule n’est pas applicable à une autre. Cependant, tous les types de nanomédicaments sont très prometteurs, les technologies ont beaucoup progressé et les chercheurs font beaucoup pour remédier à leurs insuffisances.