Rendre les nano-vecteurs à la fois furtifs et adaptables
La délivrance ciblée de principes actifs repose largement sur des nano-vecteurs capables de circuler dans l'organisme sans être rapidement reconnus par le système immunitaire. Le verrou principal réside dans la formation d'une « couronne protéique », due à l'adsorption de protéines sur la surface des objets colloïdaux, qui modifie profondément leur comportement biologique. La PEGylation, consistant à greffer des chaînes de polyéthylène-glycol (PEG) en surface, est aujourd'hui la stratégie de référence pour conférer un caractère dit « furtif ». Néanmoins, le contrôle fin de la morphologie des assemblages PEGylés et de leur réponse aux conditions physiologiques demeure un défi.
Une ingénierie moléculaire pour contrôler la morphologie
Une collaboration de chercheurs menée par le laboratoire Léon Brillouin (CEA-Iramis) et impliquant l'Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est ainsi que plusieurs grandes infrastructures de recherche européennes en neutrons (ILL, PSI, ISIS) a développé une approche simple et robuste fondée sur l'association d'acides gras biosourcés d'acide 12-hydroxystéarique (12-HSA), connus pour former spontanément des tubes en solution aqueuse, avec des chaînes de PEG fonctionnalisées par des groupements 12-HSA à une ou deux extrémités.
Cette ingénierie de la fonctionnalisation permet de moduler la courbure membranaire : les chaînes mono-fonctionnalisées s'insèrent dans les tubes existants, tandis que les chaînes di-fonctionnalisées induisent une forte contrainte de courbure conduisant à la formation de vésicules sphériques. À température ambiante, les systèmes présentent ainsi des morphologies bien définies, allant de tubes multi-lamellaires à des vésicules PEGylées.
Des assemblages thermo-réversibles caractérisés par diffusion de neutrons
Un résultat majeur de l'étude est le caractère thermo-réversible de ces assemblages. Une élévation de la température induit une transition réversible vers de petites micelles ellipsoïdales de quelques nanomètres de rayon. En ajustant finement les conditions physico-chimiques, la température de transition peut être rapprochée de la température physiologique, pilotant ainsi les propriétés viscoélastiques des suspensions, qui passent de gels mous à des fluides newtoniens. La structure fine de ces nano-assemblages a été déterminée par diffusion de neutrons aux petits angles, sur des échelles allant d'environ 0,5 à 200 nm, avec un accès spécifique à chacun des composants grâce au marquage isotopique.
Au-delà du système étudié, ces travaux démontrent l'intérêt d'une approche combinant chimie des polymères, auto-assemblage et grandes infrastructures de recherche pour concevoir des nano-vecteurs adaptables. Ils ouvrent des perspectives pour le développement de systèmes de délivrance dont la structure et les propriétés mécaniques peuvent être ajustées de manière réversible en fonction de l'environnement physiologique, sans extrapolation au-delà des résultats établis.