La bave comme matériau pour les sphères multifonctionnelles
Microparticules creuses pour molécules cargo
Des chercheurs de l'université technique de Munich (TUM) ont mis au point des microsphères creuses composées de mucus et de polydopamine en utilisant une méthode de production simple et évolutive. Ces minuscules sphères sont destinées à servir d'emballage pour des substances thérapeutiques, par exemple dans les articulations ou sur la muqueuse buccale. Leurs propriétés et leur mode d'action peuvent être ajustés par le choix des matériaux et sont également influencés par le milieu biologique environnant.
Oliver Lieleg, professeur de matériaux biopolymères, et son équipe exploitent les diverses propriétés des mucines - les composants clés des revêtements naturels tels que ceux de la muqueuse buccale ou de l'estomac - pour créer des solutions technologiques dans le domaine de la biomédecine. Leur dernier développement est une microsphère multifonctionnelle composée de mucine et de polydopamine. La microsphère est conçue pour permettre une libération retardée des cargaisons moléculaires sur des sites corporels où l'adhésion de tels vecteurs de médicaments est difficile, comme sur la muqueuse buccale ou sur le cartilage.
Cette bonne adhésion a été testée sur des tissus animaux et est due aux fortes propriétés adhésives de la polydopamine. En même temps, la mucine ajoute des caractéristiques précieuses : elle rend les sphères plus ajustables en ce qui concerne la taille de leurs pores et leur permet d'agir comme un lubrifiant naturel. "Dans les articulations, par exemple, cela pourrait aider à prévenir les dommages causés par les mouvements articulaires. Elles peuvent également constituer une couche protectrice sur les tissus blessés dans la bouche, un autre avantage qui s'ajoute à la fonction des microsphères en tant qu'agents d'administration de médicaments", explique Di Fan, premier auteur de l'étude.
Les sphères creuses sont faciles à produire, à charger et à sceller
La production des nouvelles sphères creuses commence par un processus bien établi : un noyau est d'abord enduit des matériaux souhaités, puis retiré, laissant derrière lui une structure creuse. Avec d'autres matériaux, les sphères se rétractent parfois, voire s'effondrent, lorsque le noyau est dissous. En revanche, les microsphères fabriquées à partir de polydopamine et de mucine restent structurellement stables. Leur surface est poreuse. Cela permet d'ajouter la cargaison après la production des microsphères et de la faire pénétrer dans les sphères par diffusion, comme l'a montré l'étude avec des molécules de cargaison modèles.
L'étape suivante est nouvelle et cruciale : les chercheurs appliquent un composant supplémentaire à la surface, qui scelle partiellement l'enveloppe des sphères. Cela permet de conserver une plus grande partie de la cargaison à l'intérieur de la sphère après le chargement, tout en garantissant qu'elle est progressivement libérée au fil du temps. Divers matériaux peuvent être utilisés pour cette étape de verrouillage, mais l'approche s'est avérée particulièrement efficace avec les ions d'argent - des atomes d'argent chargés positivement.
Protéger ou détruire : comment le choix du matériau et le contexte biologique déterminent l'effet
Le choix du matériau de scellement est également déterminant pour les effets des microsphères. "Si l'on utilise des ions d'argent, les microsphères contribuent à tuer les cellules. Cela pourrait être particulièrement utile dans le traitement des tumeurs", explique Di Fan, qui a démontré différents effets dans des cultures cellulaires.
En revanche, sans ions d'argent, les propriétés anti-inflammatoires de la polydopamine agissent et protègent les cellules du stress chimique. Ceci est particulièrement utile pour les tissus souffrant d'inflammation, avec des applications potentielles dans des cas tels que l'arthrose ou les plaies chroniques. Le type d'agent de scellement utilisé et le contexte biologique influencent la rapidité avec laquelle la cargaison est libérée.
"Avec le système de microsphères creuses, nous avons créé un système polyvalent de libération de médicaments qui est facile à produire, évolutif et adaptable", explique le chef de projet Lieleg. "La combinaison de mucine et de polydopamine que nous avons choisie réunit de nombreux avantages offerts par ces biomolécules qui vont au-delà des tâches typiques d'un système classique de libération de médicaments ; par exemple, elle peut protéger ou éliminer des cellules - selon l'application envisagée."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Di Fan, Chiara Gunnella, Yukun Wang, Luca Reichert, Pedro Henrique da Rosa Braun, Jan Torgersen, Oliver Lieleg; "Multi‐Functional Polydopamine‐Mucin Hollow Particles Provide Tunable Shell Permeability, ROS Scavenging, Tissue Adhesion, and Lubricity for Biomedical Applications"; Small, Volume 21, 2025-7-4
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