DS0305 - Apport des nanosciences et nanotechnologies aux matériaux fonctionnels et biotechnologies

Développement de polymersomes avec possibilité de suivi par imagerie et activation à distance pour la libération de composés d’intérêt thérapeutique dans des tissus profonds – LightLab

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Développement de polymersomes avec possibilité de suivi par imagerie et activation à distance pour la libération de composés d’intérêt thérapeutique dans des tissus profonds

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Le projet vise la conception, synthèse et évaluation de nanomateriaux répondant à un stimulus extérieur, tel qu’une consigne redox, pouvant être utilisés dans des applications biomédicales. Le succès du projet est conditionné à la mise au point des sondes redox efficace, hydrolytiquement stables permettant une fragmentation rapide.

Le projet est basé sur un réseau interdisciplinaire plus large comprenant des chimistes organiques, des chimistes de polymères et de matériaux, des biologistes moléculaires, des radiologues, experts en physique et aussi des experts médicaux. L'objectif global du projet est de fournir le «proof of principle« de la fragmentation des nanocarriers par une rayonnement X et si possible fournir la base de préparation des nanomateriaux pour une développement future en thérapie humaine. Le programme est structuré autour de cinq parties interdisciplinaires tels que 1) La conception, la synthèse et la caractérisation de sondes redox; 2) La préparation de nanomatériaux sensibles à une activation redox 3 ) radiolyse en utilisant des sources conventionnelles et non conventionnelles, permettant éventuellement une activation holographiques en 3D; 4 ) multimodal in vitro et in vivo imagerie pour le suivie de la biodistribution des NPs; Ce facette peut être éventuellement développer pour permettre évaluer l'efficacité de la fragmentation dans des conditions in vivo ; 5 ) Préparation de nanomatériaux fonctionnalisés pour un ciblage sélectif.

Un voie synthétique a été trouvé pour la préparation de nanomatériaux. Les matériaux ont été évalués par des méthodes physico-chimiques classiques ainsi que dans des conditions biologiques.

Le projet décrit la partie chimique d'un programme plus vaste lancé pour le dessin et le développement de nanomatériaux contrôlables à distance , et suggère la preuve de principe pour l'image guidée dans la délivrance de médicaments, à partir des nanomatériaux redox, dans des conditions in vivo .

Nous considérons ce projet comme ayant un potentiel commercial. Les résultats seront brevetés avant publications / communications . Brevetage semble possible après avoir montré la preuve de principle in vivo : nous travaillons dur pour répondre à ce défi.

Les applications médicales des nano-technologies sont en évolution croissante, avec un impact significatif en diagnostique et thérapeutique. La vectorisation des drogues par des nanoparticules (NP) présente trois avantages potentiels ; une demie-vie de circulation prolongée, réduction d'une absorption / retention non spécifique, et une accumulation accrue dans des tissus / organes spécifiques grâce à une perméation et rétention améliorées. Parmi les différentes approches basées sur des NP, la distribution d’un produit actif par un déclenchement externe ainsi que par stimulation chimique ou biochimique intrinsèque sont d’un intérêt particulier. Les nanosystèmes permettant une libération « à la demande » reposent sur l’emploi de matériaux sensibles aux stimulations déclenchées par des variations de pH, température, champ magnétique, ou irradiation lumineuse. Certaines de ces méthodes peuvent être appliquées avec un bon contrôle spatio-temporel, permettant d’atteindre des concentrations locales de drogue assez élevées. Malgré ses promesses et avantages (réduction de toxicité et de résistance aux drogues), ce domaine est encore à ses débuts ; l’activation à distance avec une libération locale des drogues reste un défit majeur.
Ce projet décrit la partie chimique d’un programme visant la conception, synthèse et étude de polymèresomes contrôlables à distance pour des applications biomédicales, et souhaite finaliser le développement d’une nouvelle classe d’outils applicables en thérapie, suffisamment en profondeur dans le corps. Les polymèresomes ont montré leur utilité pour l’administration d’agents thérapeutiques dans des tissus/organes spécifiques, avec des applications thérapeutiques et théranostiques potentielles, où la libération peut être combinée avec des capacités de diagnostiques. Les polymèresomes sont robustes (souvent trop stables) pour une libération (passive) efficace du médicament. Notre proposition suggère une méthode d’activation locale guidée par l’imagerie. L’utilisation d’une sélection à deux critères, comme l’absorption biologique et l’activation site-dépendante permettrait une réduction considérable des effets indésirables de plusieurs chimiothérapies. Cette nouvelle méthodologie d’activation repose sur une réaction de fragmentation récemment développée, qui est basée sur un transfert d’électrons déclenché par des rayons X pénétrants, ou par de la lumière gamma. Cette méthode que nous avons brevetée, requière encore des optimisations qui sont activement examinées en vue d’applications biomédicales. La méthode permet une libération commandée par rayons X de composés ayant un intérêt thérapeutique dans des compartiments inaccessibles autrement dans l’organisme, tout en permettant de suivre la distribution et la libération en temps réel par différents modes de bioimagerie, imagerie potentiellement multi-modale. Nous proposons d’examiner différents systèmes redox comme éléments de fragmentation avec des NPs d'oxyde de fer (SPIONs) comme sensibilisateurs. SPIONs font partie des rares NP non toxiques, biocompatibles, autorisées en thérapeutique, qui de sur-croit sont imageables. Par conséquent, nous estimons que le système proposé a du potentiel en théranostique.
Bien que cette proposition se limite à montrer la preuve du concept, parmi les domaines d’applications biomédicales on peut prévoir le traitement de l’inflammation, l’abus de drogues, où la libération intracellulaire de la drogue est nécessaire, ainsi que dans la thérapie du cancer minimisant, les effets secondaires de la chimiothérapie : la majeure partie de l’instrumentation requise dans ce domaine est déjà établie. Outre les applications biomédicales, cette méthode peut trouver des applications dans la micro-fabrication, où des manipulations de haute résolution spatiale (en 3 D) sont requises dans des endroits inaccessibles.

Coordinateur du projet

Laboratoire de Chimie et Biochimie Pharmacologiques et Toxicologiques (Laboratoire public)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

laboratoire d'optique appliquée
CNRS DR ILE DE FRANCE SUD
Unité de Technologies Chimiques et Biologiques pour la Santé UMR 8258
Laboratoire de Chimie et Biochimie Pharmacologiques et Toxicologiques
Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques

Aide de l'ANR 580 052 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2014 - 36 Mois

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