Des chercheurs de l’Université Laval au Canada ont mis au point un nouvel hydrogel imprimé en 3D qui pourrait être utilisé pour traiter les patientes atteintes d’un cancer du col de l’utérus.

Composé d’un polymère thermosensible mélangé à des nanoparticules d’or, le gel est conçu pour être appliqué localement sur le vagin, d’où il peut transporter des médicaments jusqu’au col de l’utérus des patientes atteintes de cancer. Avec plus de R&D, l’équipe pense qu’il est possible d’utiliser les données de numérisation pour adapter leur hydrogel à l’anatomie de patients spécifiques, aidant ainsi à mieux traiter la maladie et à optimiser leur récupération après l’ablation de la tumeur.

« Des systèmes d’hydrogel à élution de nanoparticules adaptés à l’anatomie spécifique d’un patient pourraient être développés pour une application au niveau du col de l’utérus affecté par la malignité ou de la cavité tumorale après résection », expliquent l’équipe dans leur article. « La conception de ces objets serait facilitée par les IRM des patients, qui pourraient constituer la base des conceptions assistées par ordinateur nécessaires à l’impression 3D. »

Photographies et IRM d’un patch de cancer du col de l’utérus imprimé en 3D par l’équipe. Photo via l’Université Laval.

Mieux lutter contre le cancer du col de l’utérus

Malgré un déploiement massif des vaccinations dans les pays développés, entraînant une baisse du nombre total de cas, plus de 300 000 femmes meurent encore chaque année du cancer du col de l’utérus selon les chiffres de l’Organisation mondiale de la santé. À la lumière de cela, les chercheurs affirment que la vaccination ne peut pas être la « seule arme médicale » au monde dans la lutte contre la maladie.

Compte tenu de leur efficacité dans le traitement de maladies telles que les infections bactériennes, fongiques ou sexuellement transmissibles, l’équipe considère les thérapies topiques comme un autre moyen potentiel de lutter contre le cancer. De tels gels, théorisent-ils, pourraient être particulièrement efficaces dans cette zone en raison de l’emplacement du col de l’utérus, qui est facilement accessible par le vagin, contrairement à d’autres cancers qui surviennent dans des régions plus profondes du corps.

Cependant, lorsque de tels hydrogels anticancéreux ont été développés auparavant, ils ont tendance à avoir souffert d’une gélification lente, ce qui signifie que leur charge utile de médicament s’infiltre avant de pouvoir être absorbée dans la paroi vaginale. Un autre problème avec les gels antérieurs est que les procédés utilisés pour les produire et les administrer souffrent d’un degré élevé de variation, ainsi leurs propriétés ont différé lors de l’administration.

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Cela étant dit, les scientifiques de Laval soutiennent que l’impression 3D à base de gel surmonte bon nombre de ces inconvénients et permet même la création de médicaments personnalisés qui imitent les contours des zones cancéreuses. L’équipe pense que cela pourrait être particulièrement utile pour répondre aux besoins des personnes présentant des cicatrices cervicales après une chirurgie d’ablation de la tumeur. C’est pourquoi ils ont fait de l’impression 3D la pierre angulaire de leur approche.

Images SEM des échantillons d'alginate PF127 des chercheurs avec gros plan de la taille des pores.  Image via l'Université Laval.
Images SEM des échantillons d’alginate PF127 des chercheurs, en se concentrant sur la taille des pores. Image via l’Université Laval.

Présentation d’un nouveau traitement contre le cancer

Pour concrétiser leur vision d’un traitement personnalisé du cancer du col de l’utérus, les chercheurs ont commencé par formuler un hydrogel capable de mieux transporter les médicaments à l’intérieur du corps. Ceci a été réalisé en mélangeant du PF127, un polymère synthétique avec des comportements de changement de phase qui le rendent idéal pour la modélisation et la gélification à haute résolution, avec de l’alginate, une substance naturelle qui a une forte mucoadhésion.

L’équipe a également chargé leur gel de traces d’or, étant donné qu’il est souvent utilisé dans le cadre de procédures de radiothérapie ou de photothermie, des traitements qui, parallèlement à la résection chirurgicale ou à la chimiothérapie, pourraient être capables d’éliminer les cellules cancéreuses.

Une fois leur formule perfectionnée, les scientifiques ont ensuite imprimé en 3D des prototypes de gel, avant de les soumettre à des tests de cytotoxicité et de mucoadhésion. Lorsqu’elles sont exposées aux hydrogels de l’équipe, les analyses cellulaires ont démontré une viabilité comprise entre 90 et 93 %, confirmant l’absence de cytotoxicité évidente, alors qu’elles se sont également avérées capables d’absorber 93 des 500 μg de mucines dans la solution.

De même, lorsqu’il s’agissait de délivrer des nanoparticules d’or, les résultats ont montré que le gel était capable de transférer jusqu’à 46,7 % d’entre elles sur une muqueuse vaginale en 42 heures, bien que la vitesse de cette diffusion ait ralenti, certaines restant attachées à leur alginate. matrice.

Dans une dernière étape, afin d’évaluer le potentiel de personnalisation de leur hydrogel, l’équipe a ensuite créé un échafaudage de 10 mm de large, sous la forme d’un patch destiné à recouvrir un col traité. Les analyses IRM de ce prototype ont révélé que sa forme avait dévié de seulement 0,5 et 0,75 % en diamètre et en hauteur par rapport à sa conception, reflétant le haut niveau de précision qu’il est possible d’atteindre grâce à l’approche des scientifiques.

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À l’avenir, les chercheurs visent à appliquer leur méthode in vivo via des études sur des modèles de souris, afin de suivre plus précisément la dégradation des implants. Cependant, sur la base des résultats de leur étude initiale, l’équipe de Laval pense que leur nouveau gel a le potentiel non seulement d’améliorer l’efficacité des thérapies existantes contre le cancer du col de l’utérus, mais aussi de traiter les cavités tumorales laissées après les chirurgies connexes.

« À notre connaissance, cette étude fournit le premier exemple d’une technologie d’impression 3D appliquée à la fabrication d’un système d’administration d’hydrogel à élution de nanoparticules pour le traitement du cancer du col de l’utérus », conclut l’équipe dans son article. « La très grande conformité géométrique des objets imprimés en 3D, comme le montre l’IRM, fournit une solide preuve de concept pour la conception d’expériences précliniques in vivo. »

Échafaudage de tissus mous bio-imprimé en 3D avec canaux de vascularisation conçus et produits par 3D Systems et CollPlant.  Photo via les systèmes 3D.
Des sociétés comme CollPlant et 3D Systems travaillent également sur des échafaudages bio-imprimés en 3D pour le traitement des patients atteints de cancer. Photo via les systèmes 3D.

AM dans les futurs remèdes contre le cancer

Qu’il s’agisse de créer des dispositifs chirurgicaux ou des implants anticancéreux, la fabrication additive continue d’être déployée de multiples façons différentes pour améliorer les résultats des patients touchés. Pas plus tard que le mois dernier, des chirurgiens de l’un des hôpitaux indiens de Manipal ont utilisé un implant en titane imprimé en 3D pour effectuer une intervention chirurgicale vitale sur un patient, en enlevant son cancer avant de reconstruire son sternum et ses côtes.

Des scientifiques du California Institute of Technology et de l’UC San Francisco ont également mis au point des « chimiofiltres » imprimés en 3D, conçus pour diriger les médicaments de chimiothérapie vers les organes affectés et loin des tissus sains. En injectant leur création aux patients pendant le traitement, les chercheurs affirment qu’il est possible de drainer les organes affectés, empêchant tout agent toxique de pénétrer dans la circulation sanguine.

Ailleurs, sur le front de la bio-impression 3D, 3D Systems a consacré une quantité importante de recherches au développement de tissus pour les survivantes du cancer du sein. Lorsqu’elles sont utilisées avec des implants mammaires, ces structures de tissus mous sont conçues pour soutenir le bas du sein et élargir la poche de l’implant, augmentant ainsi sa couverture globale.

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Les découvertes des chercheurs sont détaillées dans leur article intitulé « Une formulation d’hydrogel imprimable en trois dimensions pour l’administration locale de nanoparticules thérapeutiques au cancer du col de l’utérus», coécrit par Mariia Kiseleva, Mahmoud M. Omar, Élodie Boisselier, Svetlana V. Selivanova et Marc-André Fortin.

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L’image en vedette montre des photographies et des IRM d’un patch de cancer du col de l’utérus imprimé en 3D par l’équipe. Photo via l’Université Laval.