Une nouvelle technologie permettra une encapsulation efficace et une libération régulée par la lumière UV de biomolécules et de médicaments

Des chercheurs de l’Université de Tel Aviv ont développé une nouvelle technologie qui permettra l’encapsulation et la libération contrôlées de molécules par exposition à la lumière UV.

L’encapsulation efficace des molécules est considérée comme un défi technologique majeur, affirment les chercheurs. La nouvelle technologie, qui permet une encapsulation efficace et une capacité de charge élevée des molécules, pourrait répondre à ce besoin. Les chercheurs estiment que la technologie conduira à la poursuite du développement de systèmes d’administration pour la libération contrôlée de biomolécules et de médicaments dans l’organisme en Stimulation externeen utilisant la lumière.

La recherche a été dirigée par un Ph.D. Itai Katzir et supervisé par le Dr Ayala Lampel de l’École Shmunis de biomédecine et de recherche sur le cancer de la Faculté Wise des sciences de la vie de l’Université de Tel Aviv. L’étude a été publiée dans Matériaux appliqués et interfaces ACS.

Les chercheurs expliquent que la nouvelle technologie s’inspire des compartiments viraux formés par le virus de la rougeole. Suite à une infection du cellule hôte, le virus forme des compartiments qui abritent toutes les réactions impliquées dans la formation de nouvelles particules virales, processus qui donne leur nom à ces compartiments : usines virales. Des études récentes montrent que ces usines virales sont en fait des structures dynamiques et de type liquide qui se forment à l’intérieur de la cellule hôte par un processus appelé séparation de phase liquide-liquide.

Inspiré par le protéine virale responsable de la formation de ces usines, les chercheurs ont conçu un peptide (protéine minimaliste courte) qui forme des compartiments ressemblant à des usines virales d’encapsulation de biomolécules. De plus, les chercheurs ont incorporé un élément unique à la séquence peptidique qui permet de contrôler l’encapsulation et la libération des molécules en irradiant les compartiments à l’aide de lumière UV.

Le Dr Lampel explique : « Notre objectif était de concevoir des compartiments de type liquide à partir d’un complexe de molécules de peptides et d’ARN qui permettront une encapsulation efficace de diverses biomolécules tout en conservant leur structure native. Le peptide et l’ARN conçus forment des compartiments de type liquide qui ressemblent à des virus des usines.”

“Nous avons développé ces compartiments pour qu’ils soient réactifs aux stimuli en incorporant un groupe protecteur à la séquence peptidique qui est clivée après une irradiation UV. Le peptide avec le groupe protecteur photoclivable forme des compartiments avec de l’ARN, qui ont une efficacité d’encapsulation plus élevée pour diverses molécules par rapport aux compartiments sans le groupe protecteur. Nous avons montré qu’en exposant les compartiments à la lumière UV et en libérant le groupe protecteur, nous pouvons contrôler la libération de biomolécules encapsulées.

“Une autre propriété unique de ce système est la haute perméabilité et la capacité de chargement des molécules encapsulées, qui est limitée en partie par les technologies actuelles. Ainsi, cette technologie ouvre des opportunités pour des applications biomédicales et biotechnologiques, y compris l’encapsulation, l’administration et la libération de médicaments, de protéines , des anticorps ou d’autres molécules thérapeutiques », ajoute le Dr Lampel.