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Le graphène du « vaccin » est un vecteur médical

vendredi 30 juillet 2021

Combattre la Covid-19 et les futures pandémies avec le graphène
Des chercheurs du CNRS et de l’Université de Strasbourg ont réalisé une analyse critique des stratégies les plus prometteuses basées sur l’utilisation de matériaux apparentés au graphène rapportées dans la littérature pour lutter contre les pandémies virales comme la Covid-19. Cette perspective a été publiée dans la revue Advanced Materials.

En raison de leurs propriétés chimiques et physiques uniques, les matériaux apparentés au graphène, tels que le graphène, l’oxyde de graphène et l’oxyde de graphène réduit, ont été largement étudiés au cours des 15 dernières années et présentent un réel potentiel pour des applications en optoélectronique, production et stockage d’énergie, détection (bio)chimique, génie civil, aéronautique, purification de l’eau, biomédecine, etc.

Dans cette perspective, les chercheurs, menés par le chimiste bio-organicien Alberto Bianco (CNRS) et le physico-chimiste Paolo Samorì (Université de Strasbourg et CNRS), présentent et détaillent les applications basées sur les matériaux apparentés au graphène décrites dans la littérature qui semblent être les plus pertinentes pour lutter contre les pandémies virales, en mettant l’accent sur l’impact de la fonctionnalisation chimique ainsi que sur les techniques de dépôt et l’intégration dans des dispositifs et des revêtements de surface.

En particulier, l’exploitation de l’activité antivirale des matériaux apparentés au graphène convenablement fonctionnalisés pour l’administration de médicaments, le développement de surfaces et de revêtements intelligents ainsi que l’intérêt de la (bio)détection sont discutés. Cette analyse critique place les matériaux apparentés au graphène au rang de puissants alliés dans la lutte contre le virus SARS-CoV-2 ainsi que d’autres maladies infectieuses émergentes.
Référence :

Graphene : A Disruptive Opportunity for COVID-19 and Future Pandemics ?
Giacomo Reina, Daniel Iglesias, Paolo Samorì & Alberto Bianco
Advanced Materials, 2021, 33, 2007847
DOI : 10.1002/adma.202007847

Dans le futur les patchs remplaceront les vaccins.

Un patch transdermique chauffant pour administrer de l’insuline aux diabétiques

Un institut de recherche du CNRS vient de breveter un patch qui chauffe localement la peau afin d’ouvrir ses pores. Il est ainsi capable de diffuser des molécules thérapeutiques de grande taille à travers la couche épidermique la plus externe.

Les patchs transdermiques à la nicotine se sont très largement répandus à travers le monde afin d’aider les personnes à arrêter de fumer. Ces timbres sont dits passifs dans le sens où les molécules de nicotine sont suffisamment petites pour traverser la peau puis se diffuser à travers l’organisme. L’IEMN (Institut d’électronique, de microélectronique et de nanotechnologie), un institut de recherche du CNRS, développe un patch transdermique actif dont l’efficacité vient d’être démontrée pour administrer des molécules de grande taille telles que l’insuline. « Il a la particularité de chauffer localement la peau afin d’ouvrir ses pores, révèle Sabine Szunerits Enseignant-chercheur à l’université de Lille et rattachée à l’IEMN. Normalement, la couche épidermique la plus externe que l’on appelle également la couche cornée, a une perméabilité limitée à des molécules hydrophobes dont le poids moléculaire est inférieur à 500 Daltons (Da). Notre innovation nous permet d’administrer de l’insuline, une molécule de 7 kilodaltons (kDa). »
Une puissance de 250 milliwatt/cm2 pour monter en température

Grâce à son système électrothermique, ce patch est capable d’atteindre une température de 52 degrés. Il est conçu à base d’oxyde de graphène réduit (rGO pour reduced Graphene Oxide), un nanomatériau qui se comporte comme une éponge et est capable de stocker l’insuline. Il présente également l’intérêt de ne pas irriter la peau, même lors d’un contact prolongé. C’est aussi un bon conducteur électrique qui chauffe rapidement tout en conservant la température constante. Ce nanomatériau est fixé sur un mince film d’or perforé et l’ensemble du dispositif nécessite une puissance de 250 milliwatt/cm2 pour monter en température. Pour l’instant, il a uniquement été testé sur des souris et ne mesure que 1 cm2. À terme, sa taille devrait atteindre environ 3 cm2 afin de s’adapter à la morphologie d’une personne humaine. « Nous allons poursuivre notre travail de recherche avec des spécialistes du stockage de l’énergie, notamment avec le groupe du Professeur Sorin Melinte à l’Université catholique de Louvain en Belgique, pour savoir quel est le procédé le plus efficace pour l’alimenter en électricité, précise la chercheuse. Pour vous donner un ordre de grandeur, les piles boutons de type AAA auront une puissance suffisante pour alimenter ce patch. »
Le patch est ici porté au poignet. Il chauffe localement la peau afin d’ouvrir les pores de la couche épidermique la plus externe et administrer des molécules thérapeutiques de grande taille. Crédit photo : IEMN

Ce patch s’active sur demande, en fonction des besoins du patient, et un temps de chauffage de quelques minutes est nécessaire pour ouvrir localement les pores de la peau. La chaleur produit également une seconde action et permet à l’insuline de se désolidariser de l’oxyde de graphène réduit. Elle peut ainsi se libérer du patch et traverser la couche cornée pour se diffuser dans tout l’organisme. Cette phase dure environ 10 minutes. En termes de capacité de stockage, ce patch est capable d’administrer entre une à six UI (Unité internationale) d’insuline, c’est-à-dire entre 34,7 et 208,2 µg. A l’avenir, les chercheurs souhaiteraient augmenter la durée d’utilisation d’un même patch pour le porter à un mois. « Nous hésitons encore entre plusieurs systèmes, confie Sabine Szunerits. Un premier consisterait à ajouter une réserve d’insuline mobile que porterait le patient et qui serait reliée au patch pour le recharger en continu. Dans un autre système, le patient retirerait lui-même son patch pour le remplir en insuline. »
Des anticancéreux ou des antibiotiques peuvent aussi s’administrer

Cette nouvelle technologie vient d’être brevetée et les chercheurs ont volontairement choisi de réaliser la preuve de concept à partir de l’insuline. C’est en effet l’une des plus grosses molécules thérapeutiques sur le marché. Ce patch est aussi efficace sur d’autres médicaments, au poids moléculaire plus faible, tels que des anticancéreux ou des antibiotiques. « Nous sommes aujourd’hui à la recherche d’un industriel comme un laboratoire pharmaceutique ou un fournisseur de médicament afin de finaliser nos travaux et réaliser un premier prototype, ajoute la chercheuse. La commercialisation n’interviendra pas avant plusieurs années car l’obtention des autorisations liées à la réglementation biomédicale prend du temps. »

Alors que de nombreux patients diabétiques se découragent voire négligent leur propre prise en charge thérapeutique face à l’inconfort lié à l’utilisation des aiguilles, ce patch offre une vraie alternative. Il permettra en effet d’administrer l’insuline de manière indolore et non invasive. Un vrai bénéfice lorsque l’on sait que certains patients doivent se faire plusieurs injections chaque jour pour contrôler leur glycémie. Rappelons qu’un taux de glucose trop élevé dans le sang peut entraîner de graves problèmes de santé au niveau du cœur, des vaisseaux sanguins, des reins, des yeux, du système nerveux, du système immunitaire…

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