Validation d'une approche de simulation MD pour les micelles sensibles aux champs électriques et leur application dans l'administration de médicaments

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 2665 (2023) Citer cet article

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Dans les travaux en cours, un nouveau type de micelle est conçu, doté d'une connectivité active pour répondre aux stimuli extérieurs et à la solubilité dans l'eau souhaitée. Deux homopolymères ornés d'extrémités, le polystyrène-bêta-cyclodextrine (PS-β-CD) et l'oxyde de polyéthylène-ferrocène (PE-FE), peuvent s'agréger sous forme de micelle supramoléculaire (PS-β-CD/PE-FE) par l'invité. interactions avec l'hôte. Nos résultats ont montré que les interactions Lennard-Jones et hydrophobes sont les principales forces puissantes du processus de formation des micelles. Il a été constaté que le champ électrique joue un rôle de force motrice dans le montage-démontage réversible du système micellaire. De plus, pour la première fois, nous avons examiné l’interaction micellaire PS-β-CD/PE-FE en tant que système d’administration de médicaments avec des médicaments anticancéreux anastrozole (ANS) et mitomycine C (MIC). L'étude de l'énergie totale entre la micelle PS-β-CD/PE-FE et les médicaments prédit que le processus d'adsorption du médicament est favorable (Etotal = − 638,67 et − 259,80 kJ/mol pour les complexes Micelle@ANS et Micelle@MIC, respectivement) . Nos résultats offrent une compréhension approfondie du processus de formation des micelles, de la réponse au champ électrique et des comportements d'adsorption des médicaments de la micelle. Cette étude de simulation a été réalisée en utilisant le calcul classique de la dynamique moléculaire.

De nos jours, les systèmes modernes à l’échelle nanométrique destinés aux applications en nanomédecine, notamment dans le domaine de l’administration de médicaments, font l’objet de beaucoup d’attention. L'efficacité des médicaments anticancéreux est souvent réduite par une distribution non dédiée dans les cellules et les tissus, certains de ces médicaments étant rapidement métabolisés ou excrétés par l'organisme. Il est donc essentiel d’utiliser des nano-porteurs qui ciblent correctement les sites malades du corps. En raison des progrès remarquables réalisés dans le domaine des matériaux scientifiques et des produits pharmaceutiques, une grande variété de nano-porteurs de tailles, d'architectures et de propriétés de surface différentes ont été utilisées. Parmi ces nanoparticules polymères, on peut citer les charpentes d'oxydes métalliques, les dendrimères, les liposomes et les micelles1,2. La combinaison de médicaments dans des assemblages micellaires est un moyen approprié d'augmenter leur indice thérapeutique et leur solubilité3,4. Les résultats expérimentaux obtenus montrent que l'optimisation de la fonction et de la structure des micelles polymères constitue une bonne formule pour développer des dispositifs supramoléculaires sensibles à l'environnement intracellulaire pour des applications thérapeutiques contre le cancer et un traitement du cancer résistant avec un système vasculaire limité. La taille relativement petite et la possibilité de fabriquer des micelles à grande échelle constituent leurs deux avantages inégalés par rapport aux autres stratégies d’administration de médicaments. Ainsi, le système micellaire de petite taille pourrait améliorer considérablement les performances des molécules médicamenteuses encapsulées dans l’organisme. Cela permet une formulation simple des médicaments et une facilité de fabrication ; d’autres systèmes avancés d’administration de médicaments (DDS) sont compliqués à préparer et présentent des problèmes inhérents qui entravent leur production à grande échelle de manière stable et cohérente. Ces deux avantages des micelles ont stimulé leur acceptation comme technologie de formulation de médicaments de première intention5,6.

L'anastrozole (ANS, Fig. S1A) est un médicament anticancéreux bien connu dans le traitement du cancer du sein7,8,9. L'ANS est un inhibiteur de l'aromatase qui diminue les niveaux globaux d'œstrogènes. Cet inhibiteur bloque également la conversion des androgènes en œstrogènes. Les effets secondaires graves des médicaments ANC comprennent l'hypertension artérielle, les bouffées de chaleur, l'unité de la circulation, etc.10,11.

La mitomycine C (MIC, Fig. S1B) est un facteur d'alkylation de l'ADN qui a été largement pris en compte dans différents domaines de recherche sur les maladies, en particulier dans le traitement du cancer12,13,14. Cliniquement, il a été utilisé pour le traitement de divers cancers tels que le cancer colorectal, le cancer du poumon, le cancer du pancréas, le carcinome gastrique, etc.15. Bien que la MIC présente un excellent effet antitumoral, son administration intraveineuse doit être effectuée avec attention pour éviter une fuite extravasculaire au point d'injection. En outre, le site du cathéter doit être attentivement surveillé pour éviter une éventuelle nécrose due à la forte toxicité provoquée par la capacité non spécifique d'alkylation de l'ADN. Toutes ces lacunes limitent considérablement l’utilisation ultérieure de l’ANC et de la MIC dans le traitement du cancer. Par conséquent, dans cette étude, nous avons proposé un DDS approprié pour prévaloir sur de telles restrictions. La biodisponibilité des médicaments fait référence à l'étendue et à la vitesse à laquelle le médicament actif entre dans la circulation systémique, accédant ainsi au site d'action, et dépend en partie de sa conception et de sa fabrication. La faible biodisponibilité des médicaments est principalement attribuée à la faible solubilité aqueuse/lipidique et à la faible perméabilité de la membrane plasmique16,17.