CARBO2DERM : « Nanotubes de carbone pour la délivrance transdermique de molécules thérapeutiques »
(Oct. 2019-Sept.2023)
Contact : Zarel Valdez
L’objectif du projet CARBO²DERM est le développement d’une plateforme pour la délivrance intradermique de différents types de molécules thérapeutiques par électroporation de la peau. L’électroporation augmente temporairement la perméabilité de la peau et permet ainsi le passage de molécules dont la taille est trop importante pour une simple diffusion passive.
Dans CARBO²DERM, deux mécanismes de délivrance intradermique sont ciblés, la diffusion et l’électrophorèse, concernant respectivement les molécules neutres et les molécules chargées. Ces deux mécanismes conditionnent des besoins différents en termes d’interactions entre la molécule et le réservoir. Au cœur de notre projet se trouve un réservoir nanocomposite conducteur électrique qui doit à la fois stocker la molécule sans fuite en l’absence de stimulation électrique et, sous tension, libérer la molécule et perméabiliser la peau de manière à permettre son passage. Un tel dispositif permettrait d’éliminer l’utilisation des aiguilles, ce qui pourrait améliorer la qualité des soins pour les patients, notamment ceux qui ont besoin d’injections répétées. Les défis scientifiques sont nombreux et interdisciplinaires et feront appel à la Science des Matériaux, la Biophysique et l’Ingénierie Electrique.
Notre idée de départ est de développer une plateforme basée sur un hydrogel biocompatible dont les propriétés mécaniques et électriques sont améliorées par l’ajout de nanotubes de carbone (NTC), et qui pourrait contenir des molécules de différentes natures pour des applications variées (neutres : insuline pour traiter le diabète ; chargées : acides nucléiques pour la vaccination ADN). Le comportement électrique d’un tel matériau est inhabituel du fait de la complexité de sa microstructure et de la présence inévitable d’ions, conduisant à une conduction à la fois ionique et électronique. Le seuil de percolation des NTC reste à déterminer. La microstructure joue un rôle central sur la capacité de stockage, la cinétique de libération, la conductivité électrique et donc les conditions de stimulation. L’ajout de NTC est aussi destiné à diminuer la tension seuil à appliquer pour l’électroperméabilisation de la peau. La microstructure dépend elle-même de la teneur en NTC, de leur chimie de surface, de la nature et de la concentration du polymère dans l’hydrogel, de l’état de dispersion des NTC dans le matériau, ainsi que des méthodes d’élaboration et de séchage (porosité) – dont les effets sont interdépendants. Le profil de stimulation électrique nécessite d’être optimisé en conditions réelles (peau), ce qui requiert des caractérisations complexes qui doivent être réalisées in situ. L’efficacité de la délivrance (ex vivo, in vivo) doit aussi être démontrée et évaluée dans les différents cas de figure.
CARBO²DERM vise donc à lever ces verrous scientifiques pour ouvrir la voie à une plateforme pour la délivrance intradermique originale et versatile dont il n’existe actuellement aucun équivalent, et dont la modularité passe par la fonctionnalisation d’un matériau nanocomposite servant à la fois de réservoir de médicament et d’électrode d’électrostimulation.
