Contrôle de la diffusion de nanoparticules dans un gel par effet d'affinité : un modèle pour la livraison de médicaments

L'administration de médicaments est un enjeu crucial de la médecine actuelle. Les exigences dans le traitement des patients deviennent de plus en plus importantes : le traitement doit être personnalisé, plus efficace, moins contraignant, etc. Cela a conduit à un important effort de recherche dans le domaine (bio)pharmaceutique et biomédical. Un des principaux objectifs de ces recherches est le contrôle de la libération des agents thérapeutiques pour permettre une administration efficace, localisée et prolongée. De nombreuses méthodes sont étudiées comme l'utilisation de micro- ou nanovecteurs (liposomes, particules polymériques, particules inorganiques, etc) ou le développement d'hydrogels chargés en principe actif. Néanmoins, contrôler la vitesse de libération de l'agent thérapeutique reste un véritable défi. Les systèmes d'affinité semblent être des candidats potentiels pour pallier cela. En effet, quelques groupes de recherche ont montré que l'utilisation d'une interaction spécifique (d'où le terme « affinité ») entre le vecteur et l'agent thérapeutique peut permettre de contrôler la libération de certaines protéines. Cependant, ces systèmes sont généralement basés sur une propriété propre à l'agent thérapeutique d'intérêt et ils ne peuvent être utilisés pour une grande plage de molécules. Le travail de recherche présenté ici propose l'utilisation de peptides superhélices, plus précisément le système peptidique Ecoil/Kcoil, pour contrôler la diffusion de nanoparticules d'or dans un hydrogel d'alginate. Des nanoparticules (NPs) d'or ont été fonctionnalisées avec une protéine chimère correspondant au peptide Ecoil fusionné au facteur de croissance épidermique (EGF). La bioactivité du EGF greffé a été vérifiée par un test de phosphorylation des récepteurs EGF de cellules A431 et la biodisponibilité du peptide Ecoil a été testée en immobilisant les nanoparticules sur des surfaces décorées avec le peptide Kcoil. Ensuite, nous avons réalisé un hydrogel d'alginate décoré avec le peptide Kcoil. Les chaînes d'alginate ont été fonctionnalisées via une chimie click azide-alcyne et la diffusion des NPs dans des hydrogels possédant différentes densités de Kcoil a été étudiée par microscopie différentielle dynamique (DDM) ainsi que par des tests de libération. Les résultats ont montré que la diffusion des nanoparticules d'or était ralentie d'un facteur deux dans des hydrogels contenant une quantité suffisante de Kcoil comparée à dans un hydrogel sans Kcoil. Ces résultats permettent de confirmer que le système peptidique Ecoil/Kcoil permet de contrôler la libération de nanoparticules hors d'un hydrogel, ouvrant la voie à de nombreuses applications en administration de médicaments, thérapie cancéreuse ou encore en médecine régénératrice.