Une nouvelle méthode a été développée pour administrer des vaccins et des produits biologiques sous forme de poudre en les enfermant dans une structure métallo-organique (MOF). Cette encapsulation a également l’avantage de stabiliser les produits pharmaceutiques, ce qui signifie qu’aucune réfrigération n’est nécessaire pour les médicaments comme les vaccins. Des chercheurs de l’Université du Texas à Dallas ont présenté leurs travaux sur ce système d’injection MOF-Jet sans aiguille, qui est entraîné par du gaz comprimé, lors de la réunion de printemps de l’American Chemical Society (ACS) le 27 mars.

Le projet est né de l’ennui pandémique lorsque son chercheur principal, Jeremiah Gassensmith, était coincé à la maison pendant la pandémie de Covid-19. Il a décidé de s’amuser à construire un injecteur à jet alimenté au gaz comprimé à partir de composants peu coûteux qu’il a achetés en ligne.

« Nous ne pouvions même pas obtenir de papier toilette, mais je pouvais toujours commander des pièces », se souvient-il lors d’un briefing ACS. « Je voulais construire quelque chose qui pourrait tirer des MOF ou du sel ou quelque chose dans la peau – je voulais développer un » pistolet à gènes « fait maison », a-t-il déclaré. « Je viens d’aller sur Internet et j’ai commencé à faire des recherches, et j’ai construit cette chose et je tirais du sel de table sur du papier d’aluminium, et je tirais juste du sel autour de mon bureau à domicile. »

Finalement, la pandémie s’est atténuée et Gassensmith a amené le prototype MOF-Jet dans son laboratoire. C’est alors qu’il a cédé la place à l’étudiante diplômée Yalini Wijesundara, qui avait travaillé auparavant sur des injecteurs à jet qui projettent des fluides. Elle a postulé que si l’injecteur de Gassensmith pouvait être modifié pour tirer des solides, alors il serait également capable de livrer une cargaison via des MOF, ce qui sont des structures poreuses et cristallines qui peuvent contenir presque n’importe quoi.

Le groupe UT Dallas avait précédemment travaillé avec le MOF ZIF-8, qui est composé de clusters d’ions zinc liés par des ligands imidazolates. Il peut être utilisé pour stocker des formulations de vaccins sous forme de poudres à température ambiante, contrairement à de nombreux vaccins liquides.

Des souris et des oignons

L’équipe a placé une variété de matériaux biologiques dans ZIF-8, puis a utilisé son MOF-Jet pour livrer la cargaison dans les cellules. Ils ont montré que leur système était capable de transporter un gène enveloppé de ZIF-8 dans des cellules d’oignon et une protéine dans des cellules de souris.

Le groupe a également découvert que le taux de libération du matériau pouvait être ajusté en modifiant le gaz porteur dans l’injecteur. Le ZIF-8 est sensible aux environnements acides, ce qui signifie que l’utilisation de dioxyde de carbone comme gaz porteur entraîne la décomposition du MOF en 24 heures, alors qu’il est toujours stable après 48 heures lors de l’utilisation d’air.

L’équipe de l’UT Dallas teste actuellement son MOF-Jet pour fournir des agents de chimiothérapie pour traiter le mélanome. Parce qu’elle est capable de disperser les produits pharmaceutiques sur une vaste zone, ils espèrent que la technologie pourra distribuer les médicaments plus uniformément dans le mélanome qu’une aiguille, qui est la méthode d’administration standard.

Les résultats préliminaires sont prometteurs. Gassensmith a déclaré que son équipe publiera bientôt un article montrant que les liposomes, qui sont particulièrement délicats, peuvent être encapsulés dans le MOF et projetés à travers la peau de porc, qui est très similaire à la peau humaine. « Vous ne pouvez pas faire cela avec beaucoup de produits biologiques, vous ne pouvez pas du tout faire cela avec des liposomes », dit-il. « Ils ne font que frapper la peau et éclabousser … mais si vous le mettez dans cette armure, vous pouvez le mettre dans ce pistolet et il traversera n’importe quel tissu, en fonction de la pression que vous souhaitez appliquer. »

Le MOF-Jet pourrait également être utilisé en médecine vétérinaire et en agriculture. « L’idée de pouvoir injecter des gènes dans les plantes est vraiment, vraiment puissante car elle ne modifie pas la lignée germinale, elle ne pénètre pas dans les graines – cela ne fait pas de changement permanent », a expliqué Gassensmith.. « Il dit juste temporairement à la plante de faire quelque chose, comme retarder la fructification si vous savez qu’un gel arrive. »

Catherine Fromen, professeure de génie chimique à l’Université du Delaware dont les travaux ont évalué l’utilisation de nanoparticules MOF poreuses à base d’aluminium comme adjuvants inhalables, est enthousiaste à propos de ce travail. Bien qu’elle aimerait voir l’ensemble des résultats de l’équipe de l’UT Dallas, Fromen dit que leur concept est intéressant et innovant. «L’idée de mettre les MOF, en tant que véhicules de vaccins pour l’administration de médicaments, dans une poudre sèche présente de nombreux avantages, puis de pouvoir les administrer via ce MOF-Jet, est vraiment formidable», dit-elle.

« La capacité de transformer les choses en poudre sèche est vraiment le Saint Graal du développement de vaccins et permet aux choses d’être stables et de ne nécessiter aucune réfrigération », a déclaré Fromen. Monde de la chimie. Cependant, elle suggère que les détails sur le produit biologique particulier encapsulé dans un tel MOF sont importants.

Fromen dit que le concept MOF-Jet pourrait avoir des applications pour de grandes campagnes de vaccination. «Ils n’ont utilisé que ZIF-8, mais vous pouvez imaginer utiliser une foule d’autres types de MOF, et la chimie y est importante – la taille, la forme, les propriétés physiques, les propriétés chimiques du MOF feront une différence dans la façon dont le vaccin peut être conçu et à quel point cela fonctionne », déclare-t-elle. « Je pense que c’est un domaine de recherche passionnant. »