Hydrogels coriaces intelligents pour la livraison contrôlée de médicaments : Principes de base et dispositifs d'administration

 

Jianyu Li

Université McGill

 

Domaine : matériaux

Programme : établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2019-2020

L'utilisation des hydrogels a augmenté en génie et en médecine pour leurs propriétés physiques et chimiques accordables, leur excellente biocompatibilité et leur capacité à contrôler la livraison de médicaments pour des résultats thérapeutiques rapides. Si la livraison de médicaments lente a été beaucoup étudiée, ce n'est pas le cas de la livraison sur demande avec contrôle externe. Cette dernière est intéressante pour les nouveaux dispositifs de santé portables et le traitement de nombreuses maladies (crise cardiaque, hypoglycémie, douleur chronique). Mais pour ce type de livraison, les hydrogels actuels présentent des limites : faible résistance aux mouvements tissulaires dynamiques, incapacité à s'autoréparer après dommages mécaniques et manque de contrôle posologique répétable.

Nous concentrerons nos efforts sur la conception, la caractérisation et l'amélioration des hydrogels coriaces pour une livraison de médicaments déclenchée par la déformation. Notre hypothèse centrale est que le réseau d'hydrogels coriaces autorétablissable pourrait offrir un mécanisme de contrôle intelligent pour libérer les médicaments sur demande en réponse à des stimulus mécaniques tels que la déformation brute et les ultrasons. Nos objectifs : 1) comprendre la diffusion des médicaments dans les hydrogels coriaces avec et sans déformation appliquée; 2) obtenir des doses précises répétables avec des hydrogels coriaces nanocomposites; 3) fabriquer de nouveaux dispositifs portables de livraison des médicaments sur demande et de surveillance de la déformation.

Ce projet s'appuiera sur l'expertise du chercheur principal en hydrogels coriaces, en chimie des matériaux, en mécanique et en livraison des médicaments. La méthodologie consiste à intégrer les derniers produits d'hydrogel dur, la chimie dynamique, les nanoparticules, les capteurs dans l'hydrogel et la conception d'adhésifs d'inspiration biologique dans les dispositifs portables. La recherche hautement novatrice repose sur des idées, des technologies et des matériaux nouveaux. Elle renforcera la compréhension fondamentale de la mécanique des hydrogels et de la diffusion des médicaments, notamment le nouveau mécanisme de contrôle de la régulation de la livraison des médicaments via les réseaux polymériques dynamiques. Elle offrira une première démonstration de dépôts d'hydrogels coriaces pour une livraison déclenchée par la déformation. Les hydrogels coriaces nanocomposites devraient permettre un contrôle posologique répétable solide. Les matériaux d'adhésion tissulaire et les capteurs dans l'hydrogel sont également d'avant-garde dans le domaine.

Ce projet offrira d'importantes retombées. Les connaissances acquises contribueront à la physique des polymères, à la mécanique des matériaux mous, aux biomatériaux et à la livraison des médicaments, et les matériaux et les technologies à de nombreuses branches du génie et de la médecine, des dispositifs portables aux pansements en passant par la livraison des médicaments. Ils offriront aux entreprises biotechnologiques québécoises et canadiennes de vastes débouchés pour élaborer des technologies portables et des produits de livraison des médicaments de prochaine génération. Les répercussions économiques pourraient être importantes dans le marché émergent des dispositifs de soins de santé portables et celui des systèmes de livraison des médicaments de centaines de milliards de dollars. La réussite du projet renforcera la position de chef de file du Québec dans les applications des biomatériaux et de la livraison des médicaments.