Polycomplexes based on Bombyx mori Chitosan and β-D-cyclodextrin with Hollow structure: Synthesis, Characterization, and Prolonged Drug Release
Cette étude rapporte la synthèse et la caractérisation de nanocapsules creuses formées via l'auto-assemblage de chitosane de Bombyx mori et de β-cyclodextrine modifiée par l'acide acrylique, démontrant leur efficacité en tant que système de délivrance prolongée de furaciline avec une haute efficacité d'encapsulation.
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Dans le monde de la médecine, acheminer un médicament au bon endroit dans le corps est souvent comparable à une tentative d'envoyer une lettre à une maison spécifique dans une ville tentaculaire sans adresse. Le médicament pourrait se dissoudre trop rapidement, être détruit par les défenses naturelles du corps, ou se répandre partout, provoquant des effets secondaires dans les tissus sains tout en manquant sa cible. Pour résoudre ce problème, les scientifiques ont passé des décennies à développer de minuscules conteneurs, souvent appelés nanocapsules, capables de transporter le médicament en toute sécurité à travers le corps et de le libérer lentement à l'endroit exact où il est nécessaire. Ces conteneurs sont généralement fabriqués à partir de matériaux naturels que le corps reconnaît comme sûrs, tels que le chitosane, une substance dérivée des carapaces de crustacés ou d'insectes, et les cyclodextrines, des molécules de sucre en forme d'anneau qui sont excellentes pour retenir d'autres substances chimiques. Le défi a été de combiner ces matériaux d'une manière qui crée une coque creuse et stable, capable de contenir un médicament et de le libérer progressivement au fil du temps, plutôt que tout d'un coup.
Des chercheurs de l'Institut de chimie et de physique des polymères en Ouzbékistan ont franchi une étape dans cet effort en créant un nouveau type de nanocapsule creuse utilisant du chitosane provenant de vers à soie et une forme modifiée d'un anneau de sucre appelé bêta-cyclodextrine. L'équipe est partie d'une idée simple : si elle pouvait attacher un groupe chimique spécifique à l'anneau de sucre, elle pourrait le faire adhérer au chitosane grâce à une attraction électrique naturelle, formant ainsi une structure complexe. Ils ont choisi d'attacher de l'acide acrylique, un produit chimique courant, à la bêta-cyclodextrine. Cette modification a conféré à l'anneau de sucre une charge électrique négative, tandis que le chitosane, dérivé de pupes de vers à soie, porte naturellement une charge positive. Lorsqu'ils sont mélangés dans un liquide, ces charges opposées attirent les molécules l'une vers l'autre, provoquant leur auto-assemblage en de minuscules sphères creuses.
Les chercheurs ont testé de nombreux mélanges différents pour trouver l'équilibre parfait entre les deux ingrédients. Ils ont découvert que lorsqu'ils mélangeaient le chitosane et le sucre modifié selon un ratio spécifique, les molécules interagissaient le plus fortement, créant une structure stable avec une charge électrique très faible à sa surface. Cette faible charge était le signe que les deux composants s'étaient liés étroitement. À l'aide de microscopes puissants, ils ont observé les particules résultantes et ont constaté qu'il s'agissait bien de capsules creuses, dont la taille variait d'environ 71 à 237 nanomètres. Pour donner un ordre d'idée, un cheveu humain est environ 500 fois plus épais que la plus grande de ces capsules. Les images montraient que ces structures n'étaient pas des boules pleines mais plutôt des coques, ce qui est exactement ce qui est nécessaire pour contenir un médicament à l'intérieur et le protéger jusqu'à ce qu'il atteigne sa destination.
Pour voir si ces nouvelles capsules pouvaient réellement servir de vecteurs de médicaments, l'équipe les a chargées de furaciline, un antiseptique courant. Ils ont mesuré la quantité de médicament que les capsules pouvaient contenir et ont découvert qu'elles emprisonnaient avec succès environ la moitié du médicament qui leur était administré. Plus important encore, ils ont testé la libération du médicament. Lorsqu'elles étaient placées dans un liquide imitant l'environnement à l'intérieur du corps humain, les capsules ne déversaient pas leur contenu immédiatement. Au lieu de cela, elles libéraient la furaciline lentement sur une période de vingt-quatre heures, avec environ la moitié du médicament sortant à la fin de ce laps de temps. Cette libération lente et constante est cruciale pour les traitements qui nécessitent un niveau constant de médicament dans le corps, plutôt qu'un pic soudain qui pourrait être nocif.
L'étude confirme que ces structures creuses sont formées par un processus naturel où les molécules s'organisent elles-mêmes sans avoir besoin de machines complexes. Les chercheurs ont vérifié la composition chimique des capsules et ont confirmé que le chitosane et le sucre modifié s'étaient effectivement liés pour créer un nouveau matériau stable. Bien que les capsules aient montré une capacité modérée à contenir le médicament, le fait qu'elles puissent être fabriquées à partir de matériaux naturels et biodégradables et qu'elles puissent libérer le médicament au fil du temps en fait des candidats prometteurs pour de futures applications médicales. Ce travail démontre qu'en ajustant soigneusement le ratio des ingrédients, les scientifiques peuvent créer de minuscules conteneurs creux qui pourraient un jour aider à administrer les médicaments plus efficacement et avec moins d'effets secondaires.
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