Administration ciblée de médicaments à l'aide de feuilles auto-déployables dans des capsules actionnées magnétiquement

Livraison ciblée de médicaments à l’aide de feuilles auto-déployables dans des capsules actionnées magnétiquement

Contexte

Les maladies gastro-intestinales (GI), telles que les maladies inflammatoires de l’intestin, les saignements gastro-intestinaux et le cancer, constituent des problèmes de santé majeurs à l’échelle mondiale. Les traitements traditionnels, comme l’endoscopie et les médicaments oraux, bien que partiellement efficaces, présentent de nombreuses limites. Par exemple, l’endoscopie dépend des compétences de l’opérateur et il est difficile de couvrir l’ensemble du tractus gastro-intestinal en une seule séance. Les médicaments oraux, quant à eux, sont confrontés à des problèmes de dégradation et d’absorption limitée dans le tractus gastro-intestinal.

Pour résoudre ces problèmes, les systèmes de capsule endoscopique et de livraison de médicaments ont suscité un intérêt croissant ces dernières années. Cependant, les systèmes de capsule existants présentent encore des lacunes dans le traitement ciblé de multiples lésions et dans leur capacité de mobilité active. C’est pourquoi, dans une étude publiée en 2025 dans la revue Device, Lee et ses collègues ont proposé un nouveau système de capsule actionné magnétiquement capable de délivrer des feuilles thérapeutiques (Therapeutic Sheets, TheraS) à des lésions spécifiques du tractus gastro-intestinal, grâce à une imagerie en temps réel pour une navigation précise.

L’équipe de recherche et les informations sur la publication

L’étude a été menée par Jihun Lee, Sanghyeon Park, Deockhee Yoon et Chandran Murugan du département de robotique et d’ingénierie mécatronique de l’Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk (DGIST) en Corée, ainsi que par Seungmin Bang de la faculté de médecine de l’Université Yonsei et Sukho Park du DGIST. La recherche a été publiée le 18 avril 2025 dans la revue Device.

Processus de recherche et conception expérimentale

1. Préparation et structure des TheraS

Les TheraS sont composées de trois couches : une couche de déploiement (Unrolling Layer), une couche de protection (Guard Layer) et une couche thérapeutique (Therapeutic Layer). La couche de déploiement et la couche de protection sont respectivement constituées de polyéthylène glycol diméthacrylate (PEGDMA) et de triéthylène glycol diméthacrylate (TEGDMA), tandis que la couche thérapeutique contient des nanoparticules magnétiques (Magnetic Nanoparticles, MNPs) et l’agent anticancéreux doxorubicine (Doxorubicin, DOX). La fabrication des TheraS inclut une polymérisation UV, une lyophilisation et un traitement thermique. Enfin, les TheraS sont enroulées en forme cylindrique et chargées dans les quatre canaux de la capsule actionnée magnétiquement.

2. Conception de la capsule actionnée magnétiquement

La conception de la capsule actionnée magnétiquement est basée sur une capsule d’échantillonnage microbien à six canaux précédemment développée, avec des modifications mineures pour adapter le chargement et la libération des TheraS. La capsule est composée d’aimants permanents, d’une tige de poussée, de canaux et d’une caméra en temps réel. Grâce à un champ magnétique externe, la capsule peut se déplacer activement dans le tractus gastro-intestinal et libérer les TheraS sur les lésions cibles via la tige de poussée.

3. Déploiement des TheraS et libération des médicaments

Les TheraS se déploient automatiquement au contact des fluides gastro-intestinaux et adhèrent étroitement à la surface du tractus gastro-intestinal. L’application d’un champ magnétique alternatif (Alternating Magnetic Field, AMF) augmente la température des TheraS, favorisant ainsi la libération des médicaments et l’hyperthermie locale. Grâce à la caméra en temps réel, l’opérateur peut surveiller le processus de traitement pour garantir une administration précise des médicaments.

Résultats principaux

1. Performance de déploiement des TheraS

Les résultats expérimentaux montrent que les TheraS peuvent se déployer efficacement dans différents environnements gastro-intestinaux avec des valeurs de pH variées. Par exemple, dans l’intestin grêle (pH 6,8) et l’estomac (pH 2,0), les TheraS se déploient complètement et adhèrent étroitement à la surface. De plus, la force d’adhésion des TheraS au tractus gastro-intestinal est significativement supérieure à celle des feuilles de gélatine traditionnelles, ce qui indique une meilleure performance d’adhésion dans les applications pratiques.

2. Libération des médicaments et effet d’hyperthermie

L’application de l’AMF améliore significativement l’efficacité de la libération des médicaments par les TheraS. Les expériences montrent que, sous l’effet de l’AMF, la surface de libération des médicaments sur l’intestin grêle et la quantité de Dox libérée augmentent de manière significative. Par ailleurs, la température des TheraS augmente de 42°C à 59°C sous l’effet de l’AMF, induisant efficacement l’apoptose des cellules tumorales et l’hyperthermie locale.

3. Performance opérationnelle de la capsule actionnée magnétiquement

La capsule actionnée magnétiquement peut se déplacer avec précision vers les lésions cibles dans le tractus gastro-intestinal grâce à un champ magnétique externe et libérer avec succès les TheraS. Les expériences montrent que le déplacement de la capsule dans le tractus gastro-intestinal et le processus de libération des TheraS peuvent être surveillés en temps réel via la caméra, garantissant ainsi la précision du traitement.

Signification et valeur applicative de la recherche

Le système de capsule actionnée magnétiquement proposé dans cette étude offre une nouvelle approche mini-invasive pour le traitement des maladies gastro-intestinales. Grâce à la livraison précise des TheraS et à la surveillance en temps réel, ce système peut traiter efficacement plusieurs lésions gastro-intestinales, améliorant l’efficacité et la sécurité du traitement ciblé. À l’avenir, l’optimisation continue et la validation clinique de cette technologie pourraient ouvrir de nouvelles perspectives dans le traitement des maladies gastro-intestinales.

Points forts de la recherche

1. Traitement ciblé de multiples lésions : Le système de capsule permet de traiter plusieurs lésions gastro-intestinales en un seul traitement, augmentant ainsi l’efficacité thérapeutique.
2. Surveillance en temps réel et navigation précise : Grâce à la caméra intégrée, l’opérateur peut suivre en temps réel le processus de livraison des médicaments, assurant une précision accrue.
3. Conception des feuilles auto-déployables : Les TheraS se déploient automatiquement dans le tractus gastro-intestinal et adhèrent étroitement à la surface des lésions, garantissant une libération efficace des médicaments et une hyperthermie locale.

Perspectives futures

Bien que cette étude ait marqué des progrès significatifs dans la livraison ciblée de médicaments, certains aspects nécessitent encore des améliorations. Par exemple, la technologie de localisation de la capsule dans le tractus gastro-intestinal pourrait être perfectionnée pour améliorer la précision de la navigation. En outre, la biocompatibilité de la capsule doit être renforcée pour garantir sa sécurité lors d’une utilisation prolongée. Les recherches futures pourraient également explorer l’intégration de fonctions sans fil pour accroître encore davantage la valeur clinique de cette technologie.

Conclusion

Le système de capsule actionnée magnétiquement développé par Lee et ses collègues offre une solution innovante pour le traitement ciblé des maladies gastro-intestinales. Grâce à la livraison précise des TheraS et à la surveillance en temps réel, ce système a le potentiel de devenir un outil efficace pour traiter diverses maladies gastro-intestinales, avec une valeur scientifique et clinique significative.