Les hydrogels semblent prometteurs en tant que nouvelle façon d’administrer des médicaments plus efficacement

Bon nombre des nouveaux produits pharmaceutiques les plus prometteurs qui arrivent dans le processus de développement de médicaments sont hydrophobes par nature, c’est-à-dire qu’ils repoussent l’eau et sont donc difficiles à dissoudre afin de les rendre disponibles pour l’organisme. Mais maintenant, des chercheurs du MIT ont découvert un moyen plus efficace de traiter et de délivrer ces médicaments, ce qui pourrait les rendre bien plus efficaces.

La nouvelle méthode, qui consiste à traiter initialement les médicaments dans une solution liquide plutôt que sous forme solide, est rapportée dans un article de la revue Matériaux de santé avancésécrit par Lucas Attia, étudiant diplômé du MIT, récemment diplômé Liang-Hsun Chen Ph.D. et professeur de génie chimique Patrick Doyle.

Actuellement, une grande partie du traitement des médicaments se fait par une longue série d’étapes séquentielles, explique Doyle. “Nous pensons que nous pouvons rationaliser le processus, mais aussi obtenir de meilleurs produits, en combinant ces étapes et en tirant parti de notre compréhension de la matière molle et des processus d’auto-assemblage”, dit-il.

Attia ajoute que “de nombreux ingrédients actifs de petites molécules sont hydrophobes, ils n’aiment donc pas être dans l’eau et ont une très mauvaise dissolution dans l’eau, ce qui conduit à leur faible biodisponibilité”. L’administration orale de ces médicaments, que les patients préfèrent aux injections, présente de réels défis pour ce qui est de faire passer le produit dans la circulation sanguine du patient. Jusqu’à 90 % des molécules médicamenteuses candidates développées par les sociétés pharmaceutiques sont en réalité hydrophobes, dit-il, « cela s’applique donc à une large classe de molécules médicamenteuses potentielles ».

Un autre avantage du nouveau procédé, dit-il, est qu’il devrait faciliter la combinaison de plusieurs médicaments différents dans une seule pilule. “Pour différents types de maladies pour lesquelles vous prenez plusieurs médicaments en même temps, ce type de produit peut être très important pour améliorer l’observance du traitement par le patient”, ajoute-t-il. Le fait de devoir prendre un seul comprimé au lieu d’une poignée rend le traitement beaucoup plus probable. que les patients suivront leurs médicaments. “C’est en fait un gros problème avec ces maladies chroniques où les patients suivent des régimes de pilules très difficiles, il a donc été démontré que les produits combinés sont très utiles.”

L’une des clés du nouveau processus est l’utilisation d’un hydrogel, une sorte de gel semblable à une éponge qui peut retenir l’eau et maintenir les molécules en place. Les procédés actuels pour rendre les matériaux hydrophobes plus biodisponibles impliquent de broyer mécaniquement les cristaux jusqu’à les réduire à une taille plus petite, ce qui les rend plus faciles à dissoudre, mais ce procédé ajoute du temps et des coûts au processus de fabrication, offre peu de contrôle sur la distribution granulométrique des particules et peut endommagent en fait certaines molécules médicamenteuses plus délicates.

Au lieu de cela, le nouveau processus consiste à dissoudre le médicament dans une solution de support, puis à générer de minuscules nanogouttelettes de ce support dispersées dans une solution polymère, un matériau appelé nanoémulsion. Ensuite, cette nanoémulsion est pressée à l’aide d’une seringue et gélifiée en hydrogel. L’hydrogel maintient les gouttelettes en place pendant que le support s’évapore, laissant derrière lui des nanocristaux de médicament. Cette approche permet un contrôle précis de la taille finale des cristaux.

L’hydrogel, en maintenant les gouttelettes en place pendant qu’elles sèchent, les empêche de simplement fusionner pour former des agglomérations grumeleuses de différentes tailles. Sans l’hydrogel, les gouttelettes fusionneraient de manière aléatoire et “vous auriez un désastre”, explique Doyle. Au lieu de cela, le nouveau procédé laisse un lot de nanoparticules parfaitement uniformes. “C’est une manière tout à fait unique et nouvelle que notre groupe a inventée de réaliser ce type de cristallisation et de maintenir la taille nanométrique”, dit-il.

Le nouveau procédé produit un emballage en deux parties : un noyau contenant les molécules actives, entouré d’une enveloppe, également constituée d’hydrogel, qui peut contrôler le délai entre l’ingestion de la pilule et la libération de son contenu dans l’organisme.

“Nous avons montré que nous pouvons obtenir un contrôle très précis sur la libération du médicament, à la fois en termes de délai et de vitesse”, explique Doyle, professeur de génie chimique Robert T. Haslam et professeur de recherche à Singapour. Par exemple, si un médicament cible une maladie de l’intestin grêle ou du côlon, « nous pouvons contrôler le temps écoulé avant le début de la libération du médicament, puis obtenir une libération très rapide une fois qu’elle commence ». Les médicaments formulés de manière conventionnelle avec un nanofraisage mécanique, dit-il, « auraient une libération lente du médicament ».

Ce processus, dit Attia, “est la première approche capable de former des particules composites noyau-coquille et de structurer des médicaments en couches polymères distinctes en une seule étape de traitement”.

Les prochaines étapes du développement du processus consisteront à tester le système sur une grande variété de molécules médicamenteuses, au-delà des deux exemples représentatifs testés jusqu’à présent, explique Doyle. Même s’ils ont des raisons de croire que le processus est généralisable, dit-il, « la preuve est dans le pudding : avoir les données en main ».

Le processus d’égouttement qu’ils utilisent, dit-il, “peut être évolutif, mais il y a beaucoup de détails à régler”. Mais comme tous les matériaux avec lesquels ils travaillent ont été choisis comme étant déjà reconnus comme étant sûrs pour un usage médical, le processus d’approbation devrait être simple, dit-il. “Cela pourrait être mis en œuvre dans quelques années… Nous ne nous préoccupons pas de tous ces obstacles de sécurité typiques que, je pense, d’autres formulations nouvelles doivent surmonter, et qui peuvent être très coûteux.”

Cette histoire est republiée avec l’aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l’actualité de la recherche, de l’innovation et de l’enseignement du MIT.