Les chercheurs hongkongais découvrent un nouveau véhicule pour le ciblage thérapeutique

Hong Kong

Brève
Hong Kong | Biologie : médecine, santé, pharmacie, biotechnologie
26 avril 2018

L’administration par voie externe de médicaments pour une traiter une infection ou une tumeur locale peut provoquer des effets secondaires importants car irradiant l’ensemble de l’organisme. Livrer de manière ciblée des médicaments dans le corps humain reste encore aujourd’hui un enjeu majeur de la médecine de précision pour optimiser l’efficacité du traitement et minimiser ces effets secondaires.

Pour améliorer le confort des malades, les équipes du département de génie mécanique et automatisation de l’Université chinoise de Hong Kong (CUHK) se sont penchés sur cette problématique en coopération avec des chercheurs de l’université de Manchester. Les scientifiques ont mis au point un microrobot sensible au champ magnétique capable de se mouvoir avec une haute précision.

Cette avancée provient d’une microalgue appelée « Spirulina », un végétal utilisé depuis la civilisation Aztèque jusqu’à nos jours en tant que complément alimentaire. Des tentatives de construction de robot à partir de tiges, de tubes, de sphères ou de cages de la taille d’une cellule ont quelques fois étaient couronnées de succès. L’équipement de ces minuscules appareils avec une source d’énergie suffisante est un véritable défi, car la plupart des carburants sont toxiques pour les humains. Une autre problématique de taille est de pouvoir diriger un tel microrobot à travers les protéines et autres cellules, ce qui nécessite à la fois de le localiser et de contrôler ses mouvements.

C’est la raison pour laquelle Li Zhang, Professeur à CUHK, s’est penché sur le magnétisme et les organismes vivants. Les champs magnétiques créés à l’extérieur du corps peuvent pénétrer sans dommage les tissus vivants, ce qui permet de déplacer des objets magnétisés in situ. Pour une mobilité maximale, les chercheurs ont utilisé un corps hélicoïdal propulsé grâce à un vrillage morphologique. Il y a quelques années, Zhang et ses collègues ont utilisé l’algue comme source d’inspiration pour fabriquer un microrobot synthétique. Cette fois, les scientifiques ont décidé d’utiliser l’algue elle-même, car elle produit une lueur fluorescente autorisant un traçage très précis du module en surface, et sa sensibilité aux champs magnétiques la rend également sensible à l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) pour un sondage en profondeur.

Pour ce faire, les chercheurs ont commencé par synthétiser des nanoparticules ferromagnétiques (sensibles aux champs magnétiques) d’oxyde de fer Fe3O4 en déposant des précurseurs de magnétite suivit par un recuit et une réduction. Ces nanoparticules sont ensuite déposées sur le robot par un simple trempage en solution, l’épaisseur de ce dépôt est directement corrélée au temps de trempage. Plus le dépôt est épais, plus la précision de déplacement de l’aimant est grande, et simultanément atténue la fluorescence.

L’atout majeur de ce robot par rapport aux solutions existantes réside dans sa biocompatibilité, il se dégrade en seulement quelques jours voire quelques heures (en fonction de l’épaisseur du dépôt) et il n’endommage pas les cellules, excepté les cancéreuses. A la surprise des chercheurs hongkongais, les premières études montrent que près de 90 % des cellules cancéreuses exposées à la spirulina ont été détruites 2 jours après exposition. En effet, la dégradation de l’algue semble produire des effets cytotoxiques sur les cellules cancéreuses dont l’ampleur semble avoir été sous-estimée.

Le prochain défi est maintenant d’utiliser ces robots et d’y inclure un médicament ouvrant la voie à des chimiothérapies ciblées

Sources :
http://www.sciencemag.org/news/2017/11/robot-made-algae-can-swim-through-your-body-thanks-magnets

https://www.weforum.org/agenda/2017/12/tiny-robot-algae-kill-cancer-cells/

https://www.independent.co.uk/news/science/cancer-robot-inside-body-fight-disease-treatment-a8070406.html

http://robotics.sciencemag.org/content/2/12/eaaq1155

https://usbeketrica.com/article/la-spiruline-bientot-transformee-en-nanorobot-medical

Multifunctional biohybrid magnetite microrobots for imaging-guided therapy, Xiaohui Yan, Qi Zhou, Melissa Vincent, Yan Deng, Jiangfan Yu, Jianbin Xu, Tiantian Xu, Tao Tang, Liming Bian, Yi-Xiang J. Wang, Kostas Kostarelos, Li Zhang, Science Robotics

Rédacteur : Vincent de Brix, Chargé de mission scientifique Hong Kong

Contact : sciences chez consulfrance-hongkong.org

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