Nanoliposomes permeability in a microfluidic drug delivery platform across a 3D hydrogel
Résumé
Nanoliposomes are nano-sized vesicles that can be used as drug delivery carriers with the ability to encapsulate both hydrophobic and hydrophilic compounds. Moreover, their lipid compositions facilitate their internalization by cells. However, the interaction between nanoliposomes and the membrane barrier of the human body is not well-known. If cellular tests and animal testing offer a solution, their lack of physiological relevance and ethical concerns make them unsuitable to properly mimic human body complexity. Microfluidics, which allows the environment of the human body to be imitated in a controlled way, can fulfil this role. However, existing models are missing the presence of something that would mimic a basal membrane, often consisting of a simple cell layer on a polymer membrane. In this study, we investigated the diffusion of nanoliposomes in a microfluidic system and found the optimal parameters to maximize their diffusion. Then, we incorporated a custom made GelMA with a controlled degree of substitution and studied the passage of fluorescently labeled nanoliposomes through this barrier. Our results show that highly substituted GelMA was more porous than lower substitution GelMA. Overall, our work lays the foundation for the incorporation of a hydrogel mimicking a basal membrane on a drug delivery microfluidic platform.
Les nanoliposomes sont des vésicules de taille nanométrique qui peuvent être utilisées comme vecteurs de médicaments et qui ont la capacité d'encapsuler des composés hydrophobes et hydrophiles. De plus, leur composition lipidique facilite leur internalisation par les cellules. Cependant, l'interaction entre les nanoliposomes et la barrière membranaire du corps humain n'est pas bien connue. Si les tests cellulaires et l'expérimentation animale offrent une solution, leur manque de pertinence physiologique et les préoccupations éthiques les rendent impropres à reproduire correctement la complexité du corps humain. La microfluidique, qui permet d'imiter l'environnement du corps humain de manière contrôlée, peut remplir ce rôle. Toutefois, les modèles existants manquent d'un élément qui imiterait une membrane basale, souvent constituée d'une simple couche de cellules sur une membrane de polymère. Dans cette étude, nous avons étudié la diffusion de nanoliposomes dans un système microfluidique et trouvé les paramètres optimaux pour maximiser leur diffusion. Ensuite, nous avons incorporé un GelMA personnalisé avec un degré de substitution contrôlé et étudié le passage de nanoliposomes marqués par fluorescence à travers cette barrière. Nos résultats montrent que le GelMA fortement substitué est plus poreux que le GelMA faiblement substitué. Dans l'ensemble, notre travail jette les bases de l'incorporation d'un hydrogel imitant une membrane basale sur une plateforme microfluidique d'administration de médicaments.
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