Peur des aiguilles ? Une bouffée de gaz pourrait un jour délivrer votre vaccin

Yalini Wijesundara regarda le pistolet à air comprimé posé dans son laboratoire.

Son directeur de laboratoire, Jeremiah Gassensmith, l'avait construit sous l'impulsion de l'ennui induit par la pandémie, tirant du sel de table autour de son bureau à domicile. Une fois le confinement terminé, il l'a apporté à son laboratoire de biochimie et a demandé à Wijesundara de lui trouver un objectif de recherche.

Wijesundara, alors étudiant diplômé de première année à l'Université du Texas à Dallas, venait de déménager au Texas depuis le Sri Lanka. Elle se sentait comme un poisson hors de l'eau, cherchant encore comment fonctionnait le labo. Prends ton temps, lui a dit Gassensmith. Vous comprendrez.

Deux ans plus tard, Wijesundara a déchiffré le code. Elle a donné une nouvelle vie à l'ancien pistolet à air comprimé de Gassensmith, créant un système pour administrer des vaccins avec une bouffée de gaz. C'est moins douloureux que les vaccins à aiguille traditionnels, a déclaré Wijesundara, comparable à être touché par une balle Nerf. La recherche a été publiée dans la revue Chemical Science l'année dernière.

Il reste un long chemin à parcourir avant que les gens puissent recevoir des vaccins contre les gaz, mais Wijesundara et Gassensmith se sont engagés à créer un moyen moins effrayant de fournir des médicaments vitaux.

« Nous devons faire avancer le domaine dans notre capacité à rendre la vaccination aussi indolore… que possible », a déclaré Gassensmith.

Tinkertoys et chimie

Avant de déménager au Texas, Wijesundara a étudié les cadres métallo-organiques, ou MOF, à l'Université de Peradeniya au Sri Lanka. Les MOF sont des ions métalliques et des molécules organiques en forme de bâton qui, comme les Tinkertoys, s'assemblent pour construire des cages complexes. Ces cages peuvent contenir des gaz, des protéines et même de l'ADN. Lors de la sélection d'un programme de doctorat, Wijesundara a vu que le laboratoire de chimie de Gassensmith à l'UTD avait conçu des "cages" MOF pour contenir des vaccins en poudre de longue conservation. Cela convenait parfaitement.

Considérant le pistolet à air comprimé, Wijesundara s'est demandé s'il pouvait propulser les vaccins en poudre sur les gens.

Elle a plongé dans l'histoire des vaccins et a découvert que les injecteurs de vaccins à haute pression étaient devenus populaires dans les années 1950. Ces injecteurs utilisaient un flux de liquide à grande vitesse pour propulser les vaccins à travers la peau. Non seulement ces injecteurs de liquide étaient douloureux, mais les fluides corporels pouvaient également rejaillir sur les buses des injecteurs, favorisant la propagation de maladies comme l'hépatite B et C.

"[J'ai réalisé] que nous pouvons résoudre ce problème", a déclaré Wijesundara, "parce que nous utilisons un [vaccin] solide qui n'a aucun problème de retour de pulvérisation."

Une "petite balle thérapeutique"

Wijesundara a déterminé la pression et la distance idéales de la peau pour propulser un vaccin avec le pistolet à air comprimé, qu'elle a modifié pour créer le "MOF-jet". Elle a utilisé un MOF contenant du zinc – un minéral présent dans tout le corps – pour transporter le vaccin. Elle a également modifié la buse du pistolet pour maintenir le vaccin jusqu'à l'injection.

D'une simple pression sur un bouton, la valve du MOF-jet s'ouvre et se ferme rapidement, tirant une "balle" de vaccin à l'intérieur d'une cage en zinc. Une fois que la cage pénètre dans la peau, les sels contenus dans nos fluides cutanés séparent la cage, libérant le vaccin.

Wijesundara et Gassensmith ont testé le MOF-jet sur des cellules végétales et des souris avec une protéine couramment utilisée dans les expériences sur les vaccins.

Au cours des tests, Wijesundara et Gassensmith ont découvert une autre propriété utile du MOF-jet. Lorsque le vaccin a été propulsé à travers la peau à l'aide d'un gaz acide comme le dioxyde de carbone, la cage de zinc s'est rapidement dissoute et a libéré son contenu en 24 heures. Mais lorsqu'ils ont utilisé un gaz plus neutre comme l'air, la cage s'est effondrée lentement en une à deux semaines.

"Vous pouvez contrôler efficacement si vous voulez ou non le médicament maintenant, ou si vous voulez que le médicament soit libéré lentement sur une période de temps", a déclaré Gassensmith.

De nombreuses équipes de recherche explorent de nouvelles façons d'administrer des médicaments et des vaccins, selon Tim Corcoran, professeur agrégé de bio-ingénierie au centre médical de l'Université de Pittsburgh. Les timbres transdermiques qui peuvent transférer des médicaments à travers la peau et les « microaiguilles » ultrafines sont deux méthodes à l'étude.

Bien que les recherches de Wijesundara et Gassensmith n'en soient qu'à leurs débuts, Corcoran a déclaré que la conception des particules MOF et la libération chronométrée de leur contenu ajoutent quelque chose de nouveau au domaine.

"Le concept de pouvoir vraiment contrôler la petite balle thérapeutique, et de lui faire faire exactement ce que vous voulez, est vraiment la nouveauté ici", a déclaré Corcoran, qui n'était pas impliqué dans la recherche.

Un avenir sans aiguille

Gassensmith a déclaré que le MOF-jet pourrait être utilisé pour injecter des vaccins contre la grippe et le COVID-19, ainsi que certains médicaments contre le diabète et des injections contre les allergies. Le MOF-jet ne pouvait pas injecter de médicaments qui doivent fonctionner immédiatement, comme les médicaments des urgences.

Il est loin d'être utilisé chez le médecin et n'a pas encore été testé sur des humains, à part Gassensmith qui l'a essayé sur lui-même en laboratoire. Wijesundara et Gassensmith doivent également convertir le prototype maladroit en un appareil facile à utiliser.

"Cela ressemble à quelque chose que vous trouveriez dans un magasin d'automobiles, pas quelque chose dans le cabinet du médecin", a déclaré Gassensmith.

Wijesundara étudie si le jet MOF pourrait fournir des traitements pour un type de cancer de la peau appelé mélanome. Les MOF pourraient distribuer les traitements plus uniformément dans tout le corps par rapport à une aiguille, et les médecins pourraient chronométrer la libération des médicaments.

Les premiers jours de travail sur ce projet ont été difficiles, se souvient Wijesundara. Ayant trouvé un but pour le pistolet à air mystérieux, elle et son laboratoire prennent des mesures vers un avenir sans aiguille.