Développement d'une langue électronique sur des surfaces combinatoires : applications analytiques et conception de surfaces biomimétiques 2D et 3D

L'objectif de cette thèse est le développement d'une langue électronique avec une méthode simplifiée d'obtention de récepteurs à réactivité croisée. Ces récepteurs sont préparés par une approche combinatoire novatrice qui consiste au mélange et à l'auto-assemblage de deux disaccharides. Le couplage de ces récepteurs avec un système de détection d'imagerie par résonance des plasmons de surface nous a permis de réaliser une langue électronique capable de différencier des échantillons de différentes complexités, y compris des protéines pures et des mélanges complexes. Cela se fait grâce aux profils et images d'évolution continue, assimilés à des « empreintes digitales » des échantillons. D'un autre côté, ce système peut être utilisé en tant qu'outil pour la conception de surfaces biomimétiques 2D et 3D. Ce système est prometteur pour l'étude des interactions sucre-protéine et pour la préparation de nanovecteurs biomimétiques qui ciblent de façon spécifique des protéines d'intérêt.L'objectif de cette thèse est le développement d'une langue électronique avec une méthode simplifiée d'obtention de récepteurs à réactivité croisée. Ces récepteurs sont préparés par une approche combinatoire novatrice qui consiste au mélange et à l'auto-assemblage de deux disaccharides. Le couplage de ces récepteurs avec un système de détection d'imagerie par résonance des plasmons de surface nous a permis de réaliser une langue électronique capable de différencier des échantillons de différentes complexités, y compris des protéines pures et des mélanges complexes. Cela se fait grâce aux profils et images d'évolution continue, assimilés à des « empreintes digitales » des échantillons. D'un autre côté, ce système peut être utilisé en tant qu'outil pour la conception de surfaces biomimétiques 2D et 3D. Ce système est prometteur pour l'étude des interactions sucre-protéine et pour la préparation de nanovecteurs biomimétiques qui ciblent de façon spécifique des protéines d'intérêt

Développement d'une langue électronique sur des surfaces combinatoires (Applications analytiques et conception de surfaces biomimétiques 2D et 3D .)

L'objectif de cette thèse est le développement d'une langue électronique avec une méthode simplifiée d'obtention de récepteurs à réactivité croisée. Ces récepteurs sont préparés par une approche combinatoire novatrice qui consiste au mélange et à l'auto-assemblage de deux disaccharides. Le couplage de ces récepteurs avec un système de détection d'imagerie par résonance des plasmons de surface nous a permis de réaliser une langue électronique capable de différencier des échantillons de différentes complexités, y compris des protéines pures et des mélanges complexes. Cela se fait grâce aux profils et images d'évolution continue, assimilés à des empreintes digitales des échantillons. D'un autre côté, ce système peut être utilisé en tant qu'outil pour la conception de surfaces biomimétiques 2D et 3D. Ce système est prometteur pour l'étude des interactions sucre-protéine et pour la préparation de nanovecteurs biomimétiques qui ciblent de façon spécifique des protéines d'intérêt.L'objectif de cette thèse est le développement d'une langue électronique avec une méthode simplifiée d'obtention de récepteurs à réactivité croisée. Ces récepteurs sont préparés par une approche combinatoire novatrice qui consiste au mélange et à l'auto-assemblage de deux disaccharides. Le couplage de ces récepteurs avec un système de détection d'imagerie par résonance des plasmons de surface nous a permis de réaliser une langue électronique capable de différencier des échantillons de différentes complexités, y compris des protéines pures et des mélanges complexes. Cela se fait grâce aux profils et images d'évolution continue, assimilés à des empreintes digitales des échantillons. D'un autre côté, ce système peut être utilisé en tant qu'outil pour la conception de surfaces biomimétiques 2D et 3D. Ce système est prometteur pour l'étude des interactions sucre-protéine et pour la préparation de nanovecteurs biomimétiques qui ciblent de façon spécifique des protéines d'intérêt.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Overcoming biological barriers with block copolymers-based self-assembled nanocarriers. Recent advances in delivery of anticancer therapeutics

Cancer is one of the most common life-threatening illness and it is the world’s second largest cause of death. Chemotherapeutic anticancer drugs have many disadvantages, which led to the need to develop novel strategies to overcome these shortcomings. Moreover, tumors are heterogenous in nature and there are various biological barriers that assist in treatment reisistance. In this sense, nanotechnology has provided new strategies for delivery of anticancer therapeutics. Recently, delivery platforms for overcoming biological barriers raised by tumor cells and tumor-bearing hosts have been reported. Among them, amphiphilic block copolymers (ABC)-based self-assembled nanocarriers have attracted researchers worldwide owing to their unique properties. In this work, we addressed different biological barriers for effective cancer treatment along with several strategies to overcome them by using ABC‐based self-assembled nanostructures, with special emphasis in those that have the ability to act as responsive nanocarriers to internal or external environmental clues to trigger release of the payload. These nanocarriers have shown promising properties to revolutionize cancer treatment and diagnosis, but there are still challenges for their successful translation to clinical applications.Fil: Torres, Jazmin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Dhas, Namdev. Nirma University. Institute Of Pharmacy; IndiaFil: Longhi, Marcela Raquel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: García, Mónica Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; Argentin

Recent Advances in Understanding the Protein Corona of Nanoparticles and in the Formulation of “Stealthy” Nanomaterials

In the last decades, the staggering progress in nanotechnology brought around a wide and heterogeneous range of nanoparticle-based platforms for the diagnosis and treatment of many diseases. Most of these systems are designed to be administered intravenously. This administration route allows the nanoparticles (NPs) to widely distribute in the body and reach deep organs without invasive techniques. When these nanovectors encounter the biological environment of systemic circulation, a dynamic interplay occurs between the circulating proteins and the NPs, themselves. The set of proteins that bind to the NP surface is referred to as the protein corona (PC). PC has a critical role in making the particles easily recognized by the innate immune system, causing their quick clearance by phagocytic cells located in organs such as the lungs, liver, and spleen. For the same reason, PC defines the immunogenicity of NPs by priming the immune response to them and, ultimately, their immunological toxicity. Furthermore, the protein corona can cause the physical destabilization and agglomeration of particles. These problems induced to consider the PC only as a biological barrier to overcome in order to achieve efficient NP-based targeting. This review will discuss the latest advances in the characterization of PC, development of stealthy NP formulations, as well as the manipulation and employment of PC as an alternative resource for prolonging NP half-life, as well as its use in diagnostic applications

Biohybrid Cloaked Nanovaccines For Cancer Immunotherapy

Fontana F., 2019. Biohybrid Cloaked Nanovaccines for Immunotherapy Dissertationes Scholae Doctoralis Ad Sanitatem Investigandam Universitatis Helsinkiensis, 47/2019, pp.78 ISBN 987-951-51-5286-2 (Paperback), ISBN 978-951-51-5287-9 (PDF, http://ethesis.helsinki.fi), ISSN 2342-3161 Immunotherapy is revolutionizing cancer treatment achieving durable and long-term responses in patients. However, only subsets of patients treated experience a positive outcome, due to immunotherapeutic resistance. Combinations of immunotherapeutics can overcome the drug resistance; the administration of a cancer vaccine or an oncolytic virus followed by immune checkpoint inhibitors is under investigation. Thereby, there is an unmet need for powerful, yet safe vaccines. Nanoparticles, in particular porous silicon nanoparticles, present ideal characteristics to formulate nanovaccines, thanks to their size-specific targeting to the lymphoid organs, to their intrinsic adjuvant effect, and to the possibility to simultaneously load adjuvants and antigens. Moreover, biohybrid cell membrane technology has been proposed as an innovative antigenic source. Thus, the aims of the current thesis were to develop a biohybrid multistage nanovaccine formulation and to evaluate its anticancer efficacy in murine tumor models. Firstly, the parameters affecting the formulation of the biohybrid nanosystems were assessed, along with the elucidation of the influence of the cell membrane coating on the colloidal stability in physiological conditions and on the biocompatibility in different cell types. Secondly, the effect of the cell membrane-wrapping on the cellular uptake was evaluated in the presence of inhibitors of selective uptake pathways, to assess the differences between naked and coated nanoparticles. Then, a multistage nanovaccine was engineered by glass capillary microfluidics, followed by the cloaking with the cell membrane. The immunological profile of the nanovaccine was investigated in vitro, assessing the expression of co-stimulatory signals and the secretion of proinflammatory cytokines. The efficacy of the biohybrid nanovaccine as a monotherapy and in combination with an immune checkpoint inhibitor was then evaluated in melanoma murine models. Finally, the adjuvant core was changed from synthetic nanoparticles to oncolytic adenoviruses to investigate the translatability of the technique, the influence of the cell membrane-coating on the viral infectivity, and the preventive and therapeutic efficacy of the vaccine in different tumor models. Overall, porous silicon and adenovirus-based biohybrid nanovaccines were developed, providing new insights on the structure and efficacy of these systems as therapeutic cancer nanovaccines.Immunoterapia on mullistamassa syöpähoitoja, koska se mahdollistaa pitkäaikaisen hoitovasteen potilaassa. Kuitenkin vain pienellä joukolla potilaista hoito onnistuu, mikä johtuu immunoterapeuttisesta resistenssistä. Resistenssi voi johtua kasvaimen immuunisolujen puutteesta tai potilaan liian heikosti toimivasta immuunijärjestelmästä; jolloin hoitovastetta ei synny. Immuuniterapeuttisen resistenssin vaikutus voidaan kumota yhdistämällä erilaisia immuunihoitoja – tällä hetkellä tutkitaan yhdistelmää, jossa annostellaan joko syöpärokote tai onkolyyttinen virus ennen tarkistuspisteen estäjää. Tehokkaille ja turvallisille yhdistelmä-syöpärokotteille on perusteltu ja kasvava tarve. Nanohiukkasilla, erityisesti huokoisilla pii-nanohiukkasilla, on ihanteellisia ominaisuuksia nanorokotteiden formuloimiseksi. Kokonsa puolesta ne kohdentuvat imusolmukkeisiin. Lisäksi ne toimivat itsessään rokotteen vaikutusta tehostavina apuaineina ja niihin voi ladata samanaikaisesti muita tehoa lisääviä materiaaleja ja antigeenejä. Uudenlaisena antigeenien lähteinä on ehdotettu biohybridisolukalvoja. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli kehittää moniosainen biohybridi-nanorokotevalmiste ja arvioida rokotteen tehoa syöpää vastaan hiirien syöpäkasvainmalleissa. Ensin arvioitiin biohybridi-nanorokotteiden formulointiin vaikuttavia tekijöitä ja solukalvosta valmistetun päällysteen vaikutusta kolloidiseen stabiilisuuteen sekä fysiologisissa olosuhteissa että biologiseen yhteensopivuuteen eri solutyypeissä. Seuraavassa vaiheessa verrattiin päällystettyjen ja päällystämättömien nanohiukkasten eroja tutkimalla solukalvopäällysteen vaikutusta endosytoosiin kun selektiivinen soluunottomekanismi on estetty. Tämän jälkeen valmistettiin mikrofluidiikkaan perustuvalla lasikapillaarimikrokanava -menetelmällä moniosainen nanorokote, jota seurasi rokotepartikkelien kapseloiminen solukalvolla. Nanorokotteen immunologista profiilia tutkittiin in vitro-kokeissa, joissa selvitettiin kostimuloivien signaalien ilmentymistä ja proinflammatoristen sytokiinien erittymistä. Biohybridi-nanorokotteen tehoa arvioitiin sekä monoterapiana että yhdistelmäterapiana immuunitarkastuspisteiden estäjien kanssa melanoomakasvainmallilla hiirissä. Lopuksi tutkittiin tekniikan soveltuvuutta ja solukalvosta valmistetun päällysteen vaikutusta virusten infektiotehokkuuteen vaihtamalla apuaineydin synteettisistä nanopartikkeleista onkolyyttisiin adenoviruksiin. Näiden lisäksi rokotteen ehkäisevää ja terapeuttista tehoa tutkittiin eri kasvainmalleilla. Tutkimuksessa kehitettiin uusia huokoiseen piihin ja adenoviruksiin perustuvia nanorokotteita, sekä saatiin uutta tietoa näiden rakenteesta ja toimivuudesta syöpärokotteina

Erythrocyte membrane-coated NIR-triggered biomimetic nanovectors with programmed delivery for photodynamic therapy of cancer

A new type of photodynamic therapy (PDT) agents using upconversion nanoparticles (UCNPs) with incorporated photosensitizers as the inner core and an erythrocyte membrane (RM) decorated with dual targeting moieties as the cloak is developed. Owing to the endogenous nature of RM, the RM-coating endows the PDT agents with perfect biocompatibility and stealth ability to escape from the entrapment by the reticulo-endothelial system (RES). More importantly, owing to the unique nature of erythrocyte as an oxygen carrier in the blood, the RM outer layer of the agents unequivocally facilitates the permeation of ground-state molecular oxygen (O-3(2)) and the singlet oxygen (O-1(2)) as compared to the previously developed PDT agents with other types of coating. Another salient feature of the as-prepared PDT platform is the decoration of RM with dual targeting moieties for selective recognition of cancer cells and mitochondrial targeting, respectively. The synergistic effect of RM coating and dual-targeting of such feature-packed agents are investigated in tumor-bearing mice and the improved PDT therapeutic efficacy is confirmed, which is the first paradigm where RM-coated NIR-triggered nanovectors with programmed delivery ability is applied in PDT of tumor in vivo.</p