Polymère dégradable.

Dynamic nanoparticles (NPs) have been developed that could provide an arsenal of applications to diagnose and treat cancer. Built on an easy-to-make polymer, these particles can be used as contrast agents to light up tumors for MRI and PET scans or deliver chemo and other therapies to destroy tumors. In addition, the particles are biocompatible and have shown no toxicity.

Les nanoparticules dynamiques (IP) ont été développés et pourraient fournir un arsenal d'applications pour diagnostiquer et traiter le cancer. Construits sur un polymère facile à faire, ces particules peuvent être utilisés comme agents de contraste pour éclairer les tumeurs pour l'IRM et TEP ou livrer la chimiothérapie et autres traitements pour détruire les tumeurs. En outre, les particules sont biocompatibles et n'ont montré aucune toxicité.

Nov. 12, 2013 — A polymer originally designed to help mend broken bones could be successful in delivering chemotherapy drugs directly to the brains of patients suffering from brain tumors, researchers at The University of Nottingham have discovered.
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Their study, published in the journal PLOS ONE, shows that the biomaterial can be easily applied to the cavity created following brain cancer surgery and used to release chemotherapy drugs over several weeks.

The targeted nature of the therapy could also reduce the toxic effects of chemotherapy drugs on healthy parts of the body, potentially reducing the debilitating side-effects that many patients experience after cancer treatment.

Dr Ruman Rahman, of the University's Children's Brain Tumour Research Centre (CBTRC), who led the study, said: "Our system is an innovative method of drug delivery for the treatment of brain tumors and is intended to be administered immediately after surgery by the operating neurosurgeon."

"Ultimately, this method of drug delivery, in combination with existing therapies, may result in more effective treatment of brain tumors, prolonged patient survival and reduced morbidity."

Brain tumors are the major cause of cancer-related death in children and adults up to the age of 40. Most relapses occur when surgeons are unable to remove all of the cancerous cells during surgery -- something which can be particularly challenging in very young children and babies and by the very nature of a type of adult brain cancer called glioblastoma.

Although alternative systems for delivery of drugs directly to the brain have been developed, they are used infrequently because their success has been limited. This new drug delivery system is the first that can be molded to the shape of the brain tumor cavity and the first to deliver several different drugs over a clinically meaningful period of time.

The Nottingham polymer formulation is made from two types of micro-particles called PLGA and PEG and has been developed and patented by leading tissue engineer Professor Kevin Shakesheff, based in the University's School of Pharmacy. A powder at room temperature, it can be mixed to a toothpaste-like consistency with the addition of water.

The unique properties of the polymer lie in its ability to set into a rigid structure only when it reaches body temperature (37 degrees), a feature perfectly tailored for use in medical therapies. It was originally developed as a scaffold on to which new bone cells could be grown to speed up the knitting back together of broken bones.

Dr Ruman Rahman at the CBTRC and Dr Cheryl Rahman from the School of Pharmacy spotted the potential for the polymer to deliver chemotherapy drugs directly to patients' brain tumors. The work was performed at the CBTRC with neurosurgeon Mr Stuart Smith and neuro-oncologist Professor Richard Grundy. The cavity left by the removal of a tumor would be lined with the polymer while in paste form, which would start to solidify and gradually release the chemotherapy drugs after the incision has been closed. This would directly target any residual cells not initially removed during surgery.

In the lab, the Nottingham scientists were able to successfully demonstrate the slow-release properties of the material by placing paste loaded with three commonly used chemotherapy drugs into a solution of saline and measuring the quantities of the drugs given out by the material over time.

To establish whether the material itself is safe to use on patients in this form of therapy, they used it to create a 3D model onto which they were able to grow brain tumor cells and healthy brain blood vessel cells without any toxicity. They then simulated surgery on a sheep's brain from an abattoir by molding the paste around a brain cavity and warming the brain to human body temperature to harden the polymer.

The brain was then scanned using CT and MRI technology to demonstrate that it is still possible to distinguish the polymer from normal brain tissue on a routine brain scan, an aspect crucial for doctors when dealing with follow-up care for brain tumor patients who have undergone surgery.

The team also dealt with concerns that the material could disintegrate and release its chemotherapy contents too quickly during the subsequent radiotherapy which many cancer patients undergo following surgery. By placing the biomaterial loaded with chemotherapy drugs into a head cavity of a medical training dummy and subjecting it to the same duration and intensity of radiotherapy used for brain tumor patients they were able to successfully demonstrate the robust integrity of the structure.

Finally they showed that a chemotherapy drug called etoposide could be effective at killing brain cancer cells in a mouse when released from the polymer formulation. The next stage of the research will be to extend the study in mice with brain tumors to test whether animals with the drug-loaded polymers survive longer. The team are also investigating the release of other chemotherapeutic drugs that hold promise, supported by a recent grant award from Sparks.

As the research used a biomaterial and chemotherapy drugs already approved for medical use, many of the usual ethical approval hurdles to allow further investigation have already been cleared.

The first clinical test, anticipated in 3 years' time, will be to devise a multi-centre phase 0 clinical trial which would involve testing the therapy on a small number of patients for whom other clinical treatments have not been successful and would otherwise only be offered palliative care.

"This is a very exciting development and holds considerable promise for the treatment of malignant brain tumors in the near future" commented Professor Grundy, Co-Director of the CBTRC.

The study was funded by a grant from the Joseph Foote Trust, now part of the Brain Tumour Charity and a Nottingham Advanced Research Fellowship from The University of Nottingham.

Andy Foote, Chair of Trustees at The Brain Tumour Charity, said: "We are proud to have funded this research, which we hope will lead to an exciting new treatment in area where options are sorely lacking. Research into brain tumors receives a fraction of the funding than that of more common cancers and it is our priority to redress the balance. This is essential as figures show that advances in treatment, achieved through the dedicated work of committed researchers over the years such as Dr Rahman and all of the team at the CBTRC, have had a beneficial effect."

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12 novembre 2013 - Un polymère conçu à l'origine pour aider à réparer les os brisés pourrait fournir les médicaments de chimiothérapie directement dans le cerveau des patients atteints de tumeurs du , selon les chercheurs de l'Université de Nottingham.

Leur étude, publiée dans la revue PLoS ONE, montre que le biomatériau peut être facilement appliquée à la cavité créée par la chirurgie du cancer du cerveau et utilisé pour libérer des médicaments de chimiothérapie sur plusieurs semaines.

Le caractère ciblé de la thérapie pourrait également réduire les effets toxiques de la chimiothérapie sur les parties saines du corps, réduisant potentiellement les effets secondaires débilitants qui est l'expérience de nombreux patients après le traitement du cancer.

Dr Ruman Rahman, qui a dirigé l'étude , a déclaré: «Notre système est une méthode innovante d' administration de médicaments pour le traitement des tumeurs cérébrales et est destiné à être administré immédiatement après la chirurgie par le neurochirurgien. "

" En fin de compte, cette méthode de livraison de médicaments, en combinaison avec les thérapies existantes, peut conduire à un traitement plus efficace des tumeurs cérébrales, à la survie prolongée des patients et à moins de morbidité . "

Les tumeurs cérébrales sont la principale cause de décès liés au cancer chez les enfants et les adultes jusqu'à l'âge de 40 ans. La plupart des rechutes surviennent lorsque les chirurgiens sont incapables d'éliminer toutes les cellules cancéreuses lors de la chirurgie - quelque chose qui peut être particulièrement difficile chez les très jeunes enfants et de bébés et de par la nature même d'un type de cancer du cerveau adulte appelée glioblastome.

Bien que d'autres systèmes de délivrance de médicaments directement dans le cerveau ont été développés, ils sont rarement utilisés car leur succès a été limité . Ce nouveau système de délivrance de médicament est la première qui peut être moulé à la forme de la cavité de la tumeur cérébrale, et la première à livrer plusieurs médicaments différents sur une période de temps significative cliniquement .

La formulation polymère Nottingham est constitué de deux types de micro- particules appelées PLGA et PEG et a été développé et breveté par l'ingénieur Professeur Kevin Shakeshef. On obtient une poudre à température ambiante, il peut être mélangé à une consistance de type pâte dentifrice avec l'addition d'eau .

Les propriétés uniques du polymère résident dans sa capacité à se mettre dans une structure rigide seulement quand il atteint la température du corps ( 37 degrés ) , une fonctionnalité parfaitement adaptée pour une utilisation dans les thérapies médicales. Il a été développé à l'origine comme un échafaudage sur lequel de nouvelles cellules osseuses peuvent être cultivées pour accélérer le retour à reformer ensemble les os brisés .

Dr Rahman Ruman au CBTRC et le Dr Cheryl Rahman de l'École de Pharmacie ont repéré le potentiel de polymère pour délivrer des médicaments de chimiothérapie directement dans les tumeurs du cerveau des patients. Le travail a été effectué à la CBTRC avec le neurochirurgien M. Stuart Smith et le neuro- oncologue Professeur Richard Grundy . La cavité laissée par le retrait d'une tumeur serait aligné avec le polymère alors qu'il est sous forme de pâte , ce qui commence à se solidifier et à libérer progressivement les médicaments de chimiothérapie après que l'incision a été fermé. Cela cible directement les cellules résiduelles initialement enlevées pendant la chirurgie.

Dans le laboratoire , les scientifiques Nottingham ont pu démontrer avec succès les propriétés à libération lente de la matière en la plaçant chargée de 3 médicaments de chimiothérapie couramment utilisés dans une solution de sérum physiologique et mesurer les quantités de médicaments libérés par la matière au fil du temps .

Pour déterminer si le matériau lui-même est sûr à utiliser sur des patients dans cette forme de thérapie , ils l'ont utilisé pour créer un modèle 3D sur lequel ils ont réussi à cultiver des cellules tumorales du cerveau et les cellules des vaisseaux sanguins du cerveau en bonne santé , sans aucune toxicité . Ils ont ensuite simulé une intervention chirurgicale sur le cerveau d'un mouton dans un abattoir par moulage de la pâte autour d'une cavité du cerveau et le réchauffement du cerveau à la température du corps humain pour durcir le polymère.

Le cerveau a ensuite été analysé à l'aide CT et de la technologie IRM pour démontrer qu'il est encore possible de distinguer le polymère à partir de tissu cérébral normal sur un scanner du cerveau de routine, un aspect crucial pour les médecins lorsqu'il s'agit de soins de suivi pour les patients atteints de tumeurs cérébrales qui ont subi une chirurgie .

L'équipe a également abordé les préoccupations que le matériel pourrait se désintégrer et libérer son contenu de chimiothérapie trop rapidement au cours de la radiothérapie ultérieure que de nombreux patients cancéreux subissent après une chirurgie. En plaçant le biomatériau chargé avec les médicaments de chimiothérapie dans une cavité de la tête d'un mannequin de formation médicale et de le soumettre à la même durée et l'intensité de la radiothérapie utilisée pour les patients atteints de tumeurs cérébrales , ils ont pu démontrer avec succès l'intégrité robuste de la structure.

Enfin, ils ont montré qu'un médicament de chimiothérapie appelé étoposide pourrait être efficace pour tuer les cellules cancéreuses du cerveau chez la souris lorsqu'il est libéré de la formulation de polymère . La prochaine étape de la recherche sera d'étendre l'étude chez les souris atteintes de tumeurs cérébrales pour vérifier si les animaux avec des polymères chargés en médicament survivent plus longtemps . L'équipe étudient également la libération d'autres médicaments chimiothérapeutiques prometteuses , soutenus par un octroi d'une subvention récente de Sparks .

Comme la recherche a utilisé un biomatériau et la chimiothérapie médicaments déjà approuvés pour un usage médical , de nombreux obstacles d'approbation éthique habituelles à la poursuite de l'enquête ont déjà été défrichées.

Le premier essai clinique, prévu dans un délai de 3 ans, sera de concevoir une phase 0 essai clinique multi- centre qui impliquerait tester la thérapie sur un petit nombre de patients pour lesquels d'autres traitements cliniques n'ont pas été couronnées de succès et qui n'auraient autrement que des soins palliatifs.

" C'est un développement très excitant et est très prometteur pour le traitement des tumeurs cérébrales malignes dans un proche avenir ", a commenté le professeur Grundy, Co- Directeur du CBTRC .

L'étude a été financée par une subvention de l' Joseph Foote Trust, qui fait maintenant partie de la Charité de tumeur cérébrale et un Nottingham Advanced Research Fellowship de l'Université de Nottingham.

Andy Foote, président des fiduciaires à La tumeur Charité du cerveau , a déclaré: «Nous sommes fiers d'avoir financé cette recherche, qui nous l'espérons, mènera à un nouveau traitement passionnant dans la zone où les options sont cruellement défaut recherches sur les tumeurs du cerveau reçoit une fraction du financement des cancers les plus communs et notre priorité est de rétablir l'équilibre . Cela est essentiel que les chiffres montrent que les progrès dans le traitement , obtenus grâce au travail dévoué de chercheurs engagés au fil des ans comme le Dr Rahman et toute l'équipe à le CBTRC , ont eu un effet bénéfique. "

C'est une très jeune fille (17 ans) qui a fait une découverte.

Angela's idea was to mix cancer medicine in a polymer that would attach to nanoparticles -- nanoparticles that would then attach to cancer cells and show up on an MRI. so doctors could see exactly where the tumors are. Then she thought shat if you aimed an infrared light at the tumors to melt the polymer and release the medicine, thus killing the cancer cells while leaving healthy cells completely unharmed.

L'idée d'angela était de mélanger le médicament anti-cancer avec un polymère qui pourrait s'attacher aux nanoparticules qui iraient rejoindre les cellules cancéreuses dans le corps et les médecins pourraient suivre le tout avec un scan. Mais elle a pensé pourquoi ne pas faire fondre le polymer avec une lumière infra-rouge ce qui relçache le médicament et tue les cellules cancéreuses sans endommager les saines.

"I think it was more of a -- 'This is really cool, I want to see if it works' -- type thing," she said.

"And when you found out it did..." asked Hartman.

"That was pretty amazing."

It'll take years to know if it works in humans -- but in mice -- the tumors almost completely disappeared.

Cela va prendre des années pour voir si ça marche sur les humains mais pour les souris, les tumeurs ont presque complètement disparues.

Angela recently entered her project in the national Siemens science contest. It was no contest. She got a check for $100,000 and promptly bought about a dozen more pairs of shoes.

"I got these shoes because they're purple and I didn't have purple yet," she explained.

"J'ai acheté ces chaussures parce qu'ils étaient violets et je n'en avais pas de violets" a-t-elle expliqué.

le vidéo ici

BE Etats-Unis 125 >> 30/05/2008
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Agronomie
Un nouveau polymère à partir d'huile de soja et non pas du pétrole

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/54820.htm

Le nouvel intérêt du secteur plastique pour les matières premières renouvelables s'inscrit dans une perspective de respect de l'environnement et de gestion des ressources fossiles épuisables. Ces matières premières végétales, essentiellement des polymères, possèdent des propriétés particulièrement attrayantes en industrie plastique telles que la biodégradabilité, la biocompatibilité, la perméabilité sélective ou encore les propriétés physico mécaniques modifiables.

Ces propriétés trouvent des applications ciblées dans des domaines très variés notamment dans les secteurs de l'emballage, du textile, de l'agriculture, de la pharmacie, de l'électronique ou de la médecine. C'est dans cette optique que des scientifiques du service de recherche agronomique (ARS) à Peoria, Illinois, ont développé un nouveau polymère à partir d'huile de soja. Les chimistes Sevim Erhan et Zengshe Liu de l'ARS ont développé des hydrogels de soja comme alternative biodégradable aux polymères synthétiques actuellement utilisés tels que l'acide et le polyacrylamide polyacryliques.

L'huile de soja est une matière première intéressante parce qu'elle est chimiquement souple, abondante et renouvelable. Les champs de soja peuvent être replantés tous les ans. En 2006, les fermiers des Etats-Unis ont planté 30700 hectares de soja soit 38% de la production mondiale de graines oléagineuses.

Les études sur les hydrogels de soja ont commencé en 1999 au centre de Peoria, au sein d'un projet qui avait pour objectifs les innovations d'utilisation du maïs, du soja et autres produits récoltés dans le Midwest. La production de polymères à partir de ces matières premières s'effectue en deux étapes qui sont la polymérisation et l'hydrolyse. A la suite de ces réactions, il se produit un polymère visqueux d'hydrogel dont la texture varie en fonction de la température et du pH.

D'après les tests réalisés, l'hydrogel de soja semble avoir une capacité d'absorbance de l'eau bien inférieure à celles des polymères issus du pétrole, mais cette caractéristique parait être un avantage. En effet, une étude réalisée par les professeurs Erhan et Liu en collaboration avec des scientifiques de l'université de Toronto a prouvé que lorsque le médicament contre le cancer du sein, la doxorubicin, était encapsulé dans des nanoparticules d'hydrogel de soja, il s'avérait être 8 fois plus efficaces.

Les protéines de soja sont des allergènes connus, mais d'après le professeur Erhan cela ne devrait pas poser de problème à l'utilisation car la structure chimique de l'huile de soja est complètement changée par le processus de fabrication utilisée pour la fabrication de l'hydrogel.

In work that could lead to safe and effective techniques for gene therapy, MIT researchers have found a way to fine-tune the ability of biodegradable polymers to deliver genes.

Les chercheurs de MIT ont trouvé un nouveau moyen pour affiner la capacité des polymères biodégradables pour délivrer les gènes.

Gene therapy, which involves inserting new genes into patients' cells to fight diseases like cancer, holds great promise but has yet to realize its full potential, in part because of safety concerns over the conventional technique of using viruses to carry the genes.

La thérapie génique qui implique l'insertion de nouveaux gènes dans les cellules des patients pour combattre la maladie fait miroiter de grandes promesses et n'a pas encore réaliser son plein potentiel, en partie à cause de problèmes de sécurité qui concerne la façcon de transporter les gènes c'est-à-dire les virus.

The new MIT work, published this week in Advanced Materials, focuses on creating gene carriers from synthetic, non-viral materials. The team is led by Daniel Anderson, research associate in MIT's Center for Cancer Research.

"What we wanted to do is start with something that's very safe-a biocompatible, degradable polymer-and try to make it more effective, instead of starting with a virus and trying to make it safer," said Jordan Green, a graduate student in biological engineering and co-first author of the paper.


"Nous voulons utiliser un polymère dégradable très sure et essayer de le rendre plus efficace au lieu d'essayer de rendre un virus plus sécuritaire.

Gregory Zugates, a former graduate student in chemical engineering now at WMR Biomedical, Inc., is also a co-first author of the paper.

Gene therapy has been a field of intense research for nearly 20 years. More than 1,000 gene-therapy clinical trials have been conducted, but to date there are no FDA-approved gene therapies. Most trials use viruses as carriers, or vectors, to deliver genes.

However, there are risks associated with using viruses. As a result, many researchers have been working on developing non-viral methods to deliver therapeutic genes.

The MIT scientists focused on three poly(beta-amino esters), or chains of alternating amine and diacrylate groups, which had shown potential as gene carriers. They hoped to make the polymers even more efficient by modifying the very ends of the chains.

When mixed together, these polymers can spontaneously assemble with DNA to form nanoparticles. The polymer-DNA nanoparticle can act in some ways like an artificial virus and deliver functional DNA when injected into or near the targeted tissue.

The researchers developed methods to rapidly optimize and test new polymers for their ability to form DNA nanoparticles and deliver DNA. They then chemically modified the very ends of the degradable polymer chains, using a library of different small molecules.

"Just by changing a couple of atoms at the end of a long polymer, one can dramatically change its performance," said Anderson. "These minor alterations in polymer composition significantly increase the polymers' ability to deliver DNA, and these new materials are now the best non-viral DNA delivery systems we've tested."

The polymers have already been shown to be safe in mice, and the researchers hope to ultimately run clinical trials with their modified polymers, said Anderson.

Les polymères ont été utilisé de façon sécuritaire chez les osuris et les chercheurs espèrent avoir des essais cliniques avec leur polymère modifié.

Non-viral vectors could prove not only safer than viruses but also more effective in some cases. The polymers can carry a larger DNA payload than viruses, and they may avoid the immune system, which could allow multiple therapeutic applications if needed, said Green.

One promising line of research involves ovarian cancer, where the MIT researchers, in conjunction with Janet Sawicki at the Lankenau Institute for Medical Research, have demonstrated that these polymer-DNA nanoparticles can deliver DNA at high levels to ovarian tumors without harming healthy tissue.

Other MIT authors on the paper are Nathan Tedford, a former graduate student in biological engineering now at Epitome Biosystems; Linda Griffith, professor of biological engineering; Douglas Lauffenberger, head of biological engineering, and Institute Professor Robert Langer. Sawicki and Yu-Hung Huang of the Lankenau Institute are also co-authors.