Nanosphères à cœur de poly(acide lactique) et couronne de dextrane (élaboration, propriétés et applications biomédicales)

Différents dérivés hydrophobisés du dextrane (dextrane-Phénoxy, dextrane-alkyle) ont été utilisés pour hydrophiliser la surface de particules de PLA. Deux protocoles de préparation de nanoparticules, basés sur le principe de simple émulsion/évaporation de solvant, ont été mis au point. Le premier consiste à adsorber les polymères amphiphiles à la surface de particules de poly(acide lactique) (PLA) préalablement préparées (procédé d'adsorption). Le deuxième utilise les propriétés tensio-actives des dérivés du dextrane pour stabiliser l'émulsion (procédé d'émulsion directe). Selon la nature du polymère hydrophobisé et le mode de préparation des particules, la structure des couches de polymère est différente. La présence de dextrane à la surface des particules permet de stabiliser les suspensions aqueuses en présence de sels. De plus elle permet de diminuer voire d'éliminer l'adsorption de protéines à la surface des particules. L'importance de cette réduction semble être liée à la quantité de dextrane déposé à la surface des particules. Il a été possible d'encapsuler un principe actif (la lidocaïne) dans les particules de PLA obtenues par émulsion directe. Les différents coefficients de partage contrôlent la quantité de lidocaïne encapsulée dans les particules et libérée. Le dépôt de dextrane à la surface des particules de PLA ne permet pas de rendre furtives les nanosphères vis à vis des cellules phagocytaires du sang et amplifie même leur phagocytose lorsque ces dernières sont mises en contact avec des macrophages issus de cellules tumorales.NANCY/VANDOEUVRE-INPL (545472102) / SudocSudocFranceF

Dextranes amphiphiles (adsorption aux interfaces liquide/liquide et application à la stabilisation d'émulsions)

Au cours de ces travaux, nous avons utilisé comme tensioactifs des dérivés amphiphiles d'un polysaccharide neutre, le dextrane. Ces dérivés hydrophobes, biocompatibles et biodégradables, ont été utilisés en tant que tensioactifs et émulsifiants. Les dextranes amphiphiles sont obtenus par réaction d'un époxyalcane sur les groupements hydroxyles des motifs glucose. La masse molaire, la longueur de chaîne alkyles et le taux de modification sont variables. Certains dérivés ont subi une modification supplémentaire suite au greffage de groupements ioniques propylsulfonates de sodium. L'abaissement de la tension interfaciale et superficielle en fonction du temps a été déterminé à l'aide d'un tensiomètre dynamique. Aux moyens d'équations adaptées aux processus limités par diffusion, les valeurs de tension à l'équilibre ainsi que différents paramètres décrivant la cinétique d'adsorption ont été déterminés selon la nature du polymère. Des expériences en rhéologie interfaciale qui informent sur l'élasticité des couches de polymère adsorbé ont également été réalisées Les émulsions Huile dans Eau ont été préparées par sonification en présence des polymères tensioactifs dans la phase aqueuse. La taille des gouttelettes au temps initial, le taux de recouvrement à l'interface et l'épaisseur de couche en polymère adsorbé ont été déterminés. Enfin, le vieillissement des émulsions est principalement le mûrissement d'Ostwald. Le taux de mûrissement d'Ostwald est directement proportionnel à la valeur de la tension interfaciale à l'équilibre comme cela est prédit par la théorie de Lifshitz, Slyozov et Wagner.Oil-in-water emulsions are thermodynamically uns table systems that can be kinetically stabilized by the use of water soluble surfactants. ln the frame of our studies, we have used amphiphilic derivatives of dextran, a neutral polysaccharide. Hydrophobically modified dextrans are interesting for their biocompatibility and biodegradability and convenient for biomedical applications. Moreover they exhibit good surface active and emulsifying properties. The polymeric emulsifiers were synthesized by reacting aliphatic epoxides with dextran's hydroxyl groups. A family of water-soluble modified dextran was obtained varying their molecular weight, the length and the amount of grafted alkyl chains. Some of modified dextran were also modified by ionic groups thanks to the attachment of sodium sulfopropyl. The kinetics of interfaciql tension lowering was then determined with a dynamic tensiometer. By means of semi-empirical equation, the equilibrium value of interfacial tension was obtained by extrapolation to infinite time. The influence of different parameters has been investigated. These studies in tensiometry are supplemented by experiments in interfacial rheology which informs about the elasticity of adsorbed polymer layer. Oil-in-water emulsions were prepared by sonication in the presence of polymeric surfactants in the aqueous phase. Initial droplet size, thickness of the pol ymer layer and the amount of adsorbed pol ymer were determined in different emulsification conditions. Finally, the evolution of the average droplet size as a function of time allowed concluding that emulsion ageing occurred by Ostwald ripening. The rate of Ostwald ripening is directly proportional to the interfacial tension value at equilibrium as predicted by the equation of Lifshitz, Slyozov and Wagner.NANCY/VANDOEUVRE-INPL (545472102) / SudocSudocFranceF

Nanosphères de PLA / POE (nouveau procédé d'élaboration, caractérisation et encapsulation de la protéine C)

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Synthèse contrôlée de copolymères dextrane-g-polylactide (de leur utilisation comme surfactifs biodégradables à la mise en œuvre de systèmes de vectorisation particulaires)

NANCY-INPL-Bib. électronique (545479901) / SudocSudocFranceF

Dextranes amphiphiles (adsorption aux interfaces liquide/liquide et application à la stabilisation d'émulsions)

Au cours de ces travaux, nous avons utilisé comme tensioactifs des dérivés amphiphiles d'un polysaccharide neutre, le dextrane. Ces dérivés hydrophobes, biocompatibles et biodégradables, ont été utilisés en tant que tensioactifs et émulsifiants. Les dextranes amphiphiles sont obtenus par réaction d'un époxyalcane sur les groupements hydroxyles des motifs glucose. La masse molaire, la longueur de chaîne alkyles et le taux de modification sont variables. Certains dérivés ont subi une modification supplémentaire suite au greffage de groupements ioniques propylsulfonates de sodium. L'abaissement de la tension interfaciale et superficielle en fonction du temps a été déterminé à l'aide d'un tensiomètre dynamique. Aux moyens d'équations adaptées aux processus limités par diffusion, les valeurs de tension à l'équilibre ainsi que différents paramètres décrivant la cinétique d'adsorption ont été déterminés selon la nature du polymère. Des expériences en rhéologie interfaciale qui informent sur l'élasticité des couches de polymère adsorbé ont également été réalisées Les émulsions Huile dans Eau ont été préparées par sonification en présence des polymères tensioactifs dans la phase aqueuse. La taille des gouttelettes au temps initial, le taux de recouvrement à l'interface et l'épaisseur de couche en polymère adsorbé ont été déterminés. Enfin, le vieillissement des émulsions est principalement le mûrissement d'Ostwald. Le taux de mûrissement d'Ostwald est directement proportionnel à la valeur de la tension interfaciale à l'équilibre comme cela est prédit par la théorie de Lifshitz, Slyozov et Wagner.Oil-in-water emulsions are thermodynamically uns table systems that can be kinetically stabilized by the use of water soluble surfactants. ln the frame of our studies, we have used amphiphilic derivatives of dextran, a neutral polysaccharide. Hydrophobically modified dextrans are interesting for their biocompatibility and biodegradability and convenient for biomedical applications. Moreover they exhibit good surface active and emulsifying properties. The polymeric emulsifiers were synthesized by reacting aliphatic epoxides with dextran's hydroxyl groups. A family of water-soluble modified dextran was obtained varying their molecular weight, the length and the amount of grafted alkyl chains. Some of modified dextran were also modified by ionic groups thanks to the attachment of sodium sulfopropyl. The kinetics of interfaciql tension lowering was then determined with a dynamic tensiometer. By means of semi-empirical equation, the equilibrium value of interfacial tension was obtained by extrapolation to infinite time. The influence of different parameters has been investigated. These studies in tensiometry are supplemented by experiments in interfacial rheology which informs about the elasticity of adsorbed polymer layer. Oil-in-water emulsions were prepared by sonication in the presence of polymeric surfactants in the aqueous phase. Initial droplet size, thickness of the pol ymer layer and the amount of adsorbed pol ymer were determined in different emulsification conditions. Finally, the evolution of the average droplet size as a function of time allowed concluding that emulsion ageing occurred by Ostwald ripening. The rate of Ostwald ripening is directly proportional to the interfacial tension value at equilibrium as predicted by the equation of Lifshitz, Slyozov and Wagner.NANCY/VANDOEUVRE-INPL (545472102) / SudocSudocFranceF

Contribution à la mise au point d'un biomatériau de comblement à base de hyaluronate pour la réparation du cartilage

Différents dérivés du hyaluronate ont été préparés en fixant chimiquement sur le squelette polymère, d'une part des chaînes alkyle longues (12 carbones) et, d'autre part, du tétraéthylène glycol difonctionnel, par l'intermédiaire de liaisons ester. Ce travail avait pour but d'évaluer la capacité de ces dérivés de hyaluronate doublement modifiés à former des hydrogels stables en milieu aqueux, dans l'optique de les utiliser comme biomatériaux de comblement de lésions ostéochondrales. Les propriétés rhéologiques de ces dérivés ont ensuite été étudiées en régime semi-dilué. L'introduction de chaînes hydrophobes et de réticulant chimique sur le hyaluronate conduit à la formation d'un réseau polymère tridimensionnel stabilisé par les associations hydrophobes intermoléculaires et renforcé par l'existence d'une réticulation chimique. Après évaluation in vitro de ces matériaux, nous avons montré que, contrairement au hyaluronate natif, les dérivés doublement modifiés, inclus dans des matrices tridimensionnelles d'alginate de calcium, se libéraient prématurément de ces matrices. Dans ces conditions, leur effet sur prolifération cellulaire et sur la synthèse de protéoglycanes par les chondrocytes a donc été difficile à évaluer. Comme nouvelle approche pour obtenir des biomatériaux de comblement, nous avons entrepris de préparer des hydrogels rhéofluidifiants en solution saline, donc injectables, et porteurs de groupements photosensibles, susceptibles de former la réticulation chimique in situ sous l'influence de la lumière.Various hyaluronate derivatives were prepared by covalent fixation of bath alkyl chains (12 carbons) and a difunctional tetraethyleneglycol onto the polysaccharide, via ester functions. The aim of this work was to evaluate the ability of these dually-modified hyaluronate derivatives to form hydrogels, stable in aqueous solution, that can be used as scaffolds for cartilage regeneration. The rheological properties of the derivatives in semi-dilute regime were studied. The dually- modified polysaccharide formed a three-dimensional network, stabilized by intermolecular hydrophobic iftteractions and reinforced by the chemical covalent crosslinks. After an in vitro evaluation of these materials, we demonstrated that, contrary to native hyaluronate, the dually-modified derivatives, embedded in three-dimensional matrices of calcium alginate, were rapidly released from these matrices. ln these conditions, their effect on cell proliferation and proteoglycan syntheses by chondrocytes was consequently difficult to assess. As a new approach to 0btain scaffolds, we investigated the possibility to prepare injectable hydrogels, obtained from derivatives exhibiting a shear-thinning behavior in saline solution and modified with photo sensitive groups, which could form in situ a chemical crosslinking, after the stimulus action.NANCY-INPL-Bib. électronique (545479901) / SudocSudocFranceF

Synthèse de nanoparticules à propriétés de surface contrôlées par polymérisation en miniémulsion pour la vectorisation de molécules actives

L'objectif de ce travail était la synthèse en une étape de nanoparticules à cœur de poly(n-butyl cyanoacrylate) et couronne hydrophile, par polymérisation en miniémulsion. Deux familles de polymères amphiphiles ont été utilisées pour stabiliser la polymérisation. La première est constituée de trois dérivés amphiphiles du dextrane synthétisés au laboratoire: DexP11, DexP16 et DexP22. La seconde est composée de dérivés commerciaux du POE: le Brij®78, le Brij®700, et le Tween®80. Après avoir vérifié leur stabilité dans les conditions de polymérisation, leurs propriétés tensioactives ont été caractérisées en tensiométrie dynamique. Bien que le n-butyl cyanoacrylate soit un monomère extrêmement réactif, des nanoparticules de poly(n-butyl cyanoacrylate) ont pu être synthétisées avec succès par polymérisation anionique et/ou radicalaire en miniémulsion. La nature et la concentration du polymère amphiphile dans la phase aqueuse lors de la polymérisation en miniémulsion contrôlent la taille des particules, leur taux de recouvrement et l'épaisseur de la couche hydrophile à leur surface. La masse molaire du polymère constituant le cœur de la nanoparticule est quant à elle influencée par le pH de la phase continue et le mode de polymérisation (anionique ou radicalaire). Enfin, l étude de l'encapsulation et de la libération d'une molécule modèle, le pyrène, a été abordéeThe aim of this study was the one-step synthesis via miniemulsion polymerization, of nanoparticles with a hydrophobic core based on poly(n-butyl cyanoacrylate) and a hydrophilic shell. Two families of amphiphilic polymers were used to stabilize the miniemulsion. The first one was constituted of three dextran derivatives synthesized in the laboratory: DexP11, DexP16 and DexP22. The other three stabilizers were commercial products based on PEO: Brij®78, Brij®700, and Tween®80. Their stability under the conditions used for miniemulsion polymerization was checked. Their adsorption at oil-water interface was studied by dynamic surface tension measurement. Despite the high reactivity of the monomer, nanoparticles of poly(n-butyl cyanoacrylate) were synthesized via anionic and/or radical miniemulsion polymerization. Particle size, surface coverage and hydrophilic layer thickness were controlled by the structure and the amount of the amphiphilic polymer in the continuous phase, while the molar mass of the poly(n-butyl cyanoacrylate) depending on the pH of the continuous phase and the polymerization mechanism (anionic or radical). Finally, the encapsulation and the release of a model compound were studiedNANCY-INPL-Bib. électronique (545479901) / SudocSudocFranceF

Nanosphères polymères à couverture de hyaluronate pour la délivrance ciblée de molécules actives dans le traitement des affections du cartilage

Ce travail de thèse avait pour objectif de développer un système de vectorisation de molécules d intérêt thérapeutique pour le traitement des pathologies ostéoarticulaires. En effet, les traitements actuels visent plus à traiter les symptômes qu à enrayer la progression de la pathologie, la difficulté majeure étant la délivrance des molécules et leur adressage. La thématique de recherche a été développée selon deux axes de travail, (1) l élaboration de systèmes nanoparticulaires, au sein desquels ont été encapsulées différentes molécules (traceur fluorescent, principes actifs) et (2) l évaluation biologique des systèmes ainsi obtenus sur différents contingents cellulaires. L originalité de ce travail repose d une part sur le processus de préparation des nanoparticules mais également sur le recouvrement de leur surface celui-ci étant destiné à renforcer leur tropisme pour les cellules articulaires, les chondrocytes. Nous avons pu, grâce au procédé de synthèse mis au point, préparer différents lots de nanoparticules, encapsulant plusieurs types de molécules, qu il s agisse de dextrane FITC (traceur biologique) ou des principes actifs, comme la chondroïtine sulfate ou l acide hyaluronique. Le choix du recouvrement de surface des nanoparticules par le hyaluronate (HA) a été déterminé par le fait que les cellules chondrocytaires expriment à leur surface un récepteur spécifique du HA, le CD44. Une fois le processus de synthèse et de recouvrement des nanoparticules établi, le travail a consisté à démontrer in vitro l innocuité des particules (cytocompatibilité, absence d effets pathogènes, maintien de l activité de biosynthèse matricielle) et l intérêt du recouvrement par le HA destiné à favoriser l internalisation dans les chondrocytes. Après avoir montré la plus forte affinité des nanoparticules recouvertes de HA (en comparaison avec un recouvrement par le poly(alcool vinylique) pour les chondrocytes, nous avons testé le système de vectorisation en injectant nanoparticules chez des animaux sains par voie intraarticulaire infrapatellaire. Les résultats obtenus concernant la cytocompatibilité, l absence d effets pathogènes et le maintien de l activité de biosynthèse ont confirmé ceux observés lors des expériences réalisées in vitro.The aim of the present work was to develop a nanoparticular system of vectorisation of therapeutic interests molecules for the treatment of osteoarticular pathologies. Nowadays, treatments aim more at treating the symptoms that to stop the pathology progress, major difficulty being the release of molecules and their addressing. The objectives of such a research consist on two working axes, (1) the development of nanoparticulaires systems, in which we have encapsulated various molecules (fluorescent tracer, pharmacological compounds) and (2) the evaluation of systems so obtained on different cells contingents. The originality of our work is on one hand the process of preparation of nanoparticles and on the other hand the coating of nanoparticles with HA in order to increase interactions with articular cells, chondrocytes. Thanks to our technique of synthesis, we could prepare different types of nanoparticles, loading several molecules like dextran FITC (biological tracer) or active principles, as the chondroïtin sulphate or hyaluronic acid (HA). The choice of the HA for coated the nanoparticules surface was decided because it is well known that chondrocytes express in their surface a specific receptor of hyaluronique acid, CD44. Once the process of synthesis and the coating of nanoparticles established, our job consisted in showing the harmlessness of particles in vitro (cytocompatibility, lack of pathogenic effects, preservation of the matrix biosynthesis/turnover) and the interest of coating nanoparticules by HA to facilitate the internalisation by chondrocytes. We showed a stronger affinity of nanoparticles covered with HA (versus PVA-coated nanoparticles) for chondrocytes (versus synoviocytes). We also tested our cells targetting system by injecting nanoparticles by intraarticular way at healthy animals. The obtained results confirmed those observed during the in vitro experiments what allows us of validated the concept of vectorization of therapeutic molecules by means of nanoparticular systems for the osteoarticular diseases.NANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocSudocFranceF

LATEX DE POLYSTYRENE A PROPRIETES DE SURFACE CONTROLEES PAR ADSORPTION DE COPOLYMERES A BASE DE DEXTRANE ET DE POLY(OXYETHYLENE)

NANCY/VANDOEUVRE-INPL (545472102) / SudocSudocFranceF

From polymeric surfactants to colloidal systems 4. Neutral and anionic amphiphilic polysaccharides for miniemulsion stabilization and polymerization

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