Tous les médicaments ne conviennent pas sous forme de comprimés à avaler ou sous forme de solution injecté dans le corps à l'aide d'une seringue. La peau - notre plus grand organe - offre en revanche une grande surface perméable pour absorber les substances actives. La nicotine, les analgésiques et les contraceptifs peuvent déjà être appliqués sur la peau à l'aide de patchs. Les chercheurs de l'Empa à Saint-Gall et de l'Institut Adolphe Merkle de l'Université de Fribourg développent actuellement un système permettant de contrôler l'effet des médicaments par des interrupteurs. Par exemple, le dosage des ingrédients actifs peut être contrôlé avec précision. Cela ouvre de nouvelles possibilités de thérapies sous forme de patchs "transdermiques".

Pour s'assurer que les ingrédients du patch peuvent être contrôlés avec précision, les chercheurs ont conçu un interrupteur à base de lumière moléculaire inspiré de la nature. "Notre interrupteur fonctionne selon le principe de la rétine dans l'œil humain", explique Luciano Boesel du Laboratoire de l'Empa pour les membranes et textiles biomimétiques. Comme les colorants naturels de l'œil, ces photochromes synthétiques peuvent également être activés par la lumière. Les commutateurs moléculaires ont été intégrés dans des nanobilles de polymère, qui ont été remplies de substances d'essai pour les analyses fonctionnelles expérimentales initiales.

Lorsque ces nanoréacteurs sont irradiés avec de la lumière d'une certaine longueur d'onde, leur structure change. C’est pourquoi leur coquille devient perméable et les substances chimiquement actives peuvent se diffuser du nanoréacteur dans l'environnement. Si la couleur de la lumière change, par exemple du vert au rouge, la réaction chimique s'arrête en quelques secondes. La coquille des nanoréacteurs se referme et les réacteurs attendent leur prochaine utilisation. A l'avenir, ces nanoréacteurs avec interrupteurs intégrés serviront de réservoirs pour les médicaments. "Les interrupteurs lumineux peuvent être utilisés pour tout le spectre entre 450 et 700 nanomètres, c'est-à-dire pour la lumière colorée du bleu au rouge ", explique Boesel. "Cela permet de contrôler l'administration de plusieurs médicaments ou d'effectuer des réactions en cascade complexes en un seul patch.