Les nanoparticules fonctionnelles pour des applications biomédicales

Cette thèse décrit le développement de nouvelles méthodes pour obtenir des nanoparticules fonctionnelles polyvalentes qui peuvent potentiellement être utilisées pour des applications biomédicales telles que la vectorisation de médicaments, des essais biologiques et la bio-imagerie. Les nanomatériaux sont des outils polyvalents qui ont trouvé des applications comme vecteurs de médicaments, la bio-imagerie ou les biocapteurs. En particulier, les nanoparticules de type core-shell ont attiré beaucoup d'attention en raison de leur petite taille, une relation surface/volume élevée, et une biocompatibilité. Dans ce contexte, nous proposons dans la première partie de la thèse (Chapitre 2), une nouvelle méthode pour obtenir des nanoparticules core-shell via la polymérisation radicalaire en émulsion et vivante combinées. Des particules cœurs de polystyrène de 30 à 40 nm, avec une distribution de taille étroite et portant à la surface des groupements iniferter ont été utilisés pour amorcer la polymérisation supplémentaire d'une couche de polymère. Des nanoparticules core-shell ont été préparées de cette façon. Différents types d’enveloppes : anionique, zwitterioniques, à empreintes moléculaires, thermosensibles, ont ainsi été greffées. Notre méthode est une plate-forme polyvalente permettant d'ajouter des fonctionnalités multiples soit dans le noyau et/ou l'enveloppe pour les études d'interaction cellulaire et de toxicité, ainsi que des matériaux récepteurs pour l'imagerie cellulaire. Dans la deuxième partie de la thèse (Chapitre 3), nous décrivons un procédé nouveau et polyvalent pour la modification de surface des nanoparticules de conversion ascendante (UCP). Ce sont des nanocristaux fluorescents dopés de lanthanides qui ont récemment attiré beaucoup d'attention. Leur fluorescence est excitée dans le proche infrarouge, ce qui les rend idéales comme marqueurs dans des applications biomédicales telles que les tests biologiques et la bio-imagerie, l'auto-fluorescence étant réduite par rapport à des colorants organiques et les quantum dots. Cependant, les UCP sont hydrophobes et non-compatible avec les milieux aqueux, donc une modification de leur surface est essentielle. La stratégie que nous proposons utilise l'émission UV ou visible après excitation en proche infrarouge des UCP, comme source de lumière secondaire pour la photopolymérisation localisée de couches minces hydrophiles autour les UCP. Notre méthode offre de grands avantages comme la facilité d'application et la fonctionnalisation de surface rapide pour fixer divers ligands, et fournit une plateforme pour préparer des UCP encapsulée de polymères pour des différentes applications. Des hydrogels stimuli-sensibles sont des matériaux qui changent leurs propriétés physicochimiques en réponse à des stimuli externes tels que la température, le pH ou la lumière. Ces matériaux intelligents jouent un rôle critique dans des applications biomédicales telles que la vectorisation de médicaments ou l'ingénierie tissulaire. La troisième partie de cette thèse (Chapitre 4) propose un nouveau procédé de préparation d'hydrogels photo et pH sensible. Deux composantes, l'un photosensible à base dl'acide 4-[(4-méthacryloyloxy) phénylazo] benzoïque et l'autre cationic contenant des unités 2-(diéthylamino)éthyl méthacrylate, ont été synthétisés. Leur association donne des particules monodispersées de 100 nm photo et pH sensibles. Ces nanoparticules peuvent être potentiellement utilisées pour la vectorisation de médicaments, en particulier de biomolécules telles que protéines ou siARN. En conclusion, nous avons conçu plusieurs nouvelles méthodes efficaces, polyvalentes, génériques et facilement applicables pour obtenir des nanoparticules et nanocomposites de polymères fonctionnels qui peuvent être appliqués dans de différents domaines biomédicaux comme la vectorisation de médicaments, les biocapteurs, les tests biologiques et la bio-imagerie.This thesis describes the development of novel methods to obtain versatile, functional nanoparticles that can potentially be used for biomedical applications such as drug delivery, bioassays and bioimaging. Nanomaterials are versatile tools that have found applications as drug carriers, bioimaging or biosensing. In particular, core-shell type nanoparticles have attracted much attention due to their small size, high surface to volume ratio and biocompatibility. In this regard, we propose in the first part of the thesis (Chapter 2), a novel method to obtain core-shell nanoparticles via combined radical emulsion and living polymerizations. Polystyrene core seeds of 30-40 nm, with a narrow size distribution and surface-bound iniferter moieties were used to further initiate polymerization of a polymer shell. Core-shell nanoparticles were prepared in this way. Different types of shells : anionic, zwitterionic, thermoresponsive or molecularly imprinted shells, were thus grafted. Our method is a versatile platform with the ability to add multi-functionalities in either the core for optical sensing or/and the shell for cell interaction and toxicity studies, as well as receptor materials for cell imaging. In the second part of the thesis (Chapter 3), we describe a novel and versatile method for surface modification of upconverting nanoparticles (UCPs). UCPs are lanthanide-doped fluorescent nanocrystals that have recently attracted much attention. Their fluorescence is excitated in the near infrared, which makes them ideal as labels in biomedical applications such as bioimaging and bioassays, since the autofluorescence background is minimized compared to organic dyes and quantum dots. However, UCPs are hydrophobic and non-compatible with aqueous media, therefore prior surface modification is essential. The strategy that we propose makes use oft he UV or Vis emission light of near-infrared photoexcited upconverting nanoparticles, as secondary light source for the localized photopolymerization of thin hydrophilic shells around the UCPs. Our method offers great advantages like ease of application and rapid surface functionalization for attaching various ligands and therefore can provide a platform to prepare polymeric-encapsulated UCPs for applications in bioassays, optical imaging and drug delivery. Stimuli responsive hydrogels are materials that can change their physico-chemical properties in response to external stimuli such as temperature, pH or light. These smart materials play critical roles in biomedical applications such as drug delivery or tissue engineering. The third part of the thesis (Chapter 4) proposes a novel method for obtaining photo and pH-responsive supramolecularly crosslinked hydrogels. Two building blocks, one containing photoresponsive 4-[(4-methacryloyloxy)phenylazo] benzoic acid and the other, consisting of cationic 2-(diethylamino)ethyl methacrylate units, were first synthesized. Combining the two building blocks yielded photo and pH responsive monodisperse 100-nm particles. These nanoparticles can be eventually utilized for drug delivery, especially delivery of biomolecules such as siRNAs or proteins. In conclusion, we have designed several new efficient, versatile, generic and easily applicable methods to obtain functionalized polymer nanoparticles and nanocomposites that can be applied in various biomedical domains like drug delivery, biosensing, bioassays and bioimaging

Nanoparticles in Biomedical Applications

International audienc

Programmable bioelectronics in a stimuli-encoded 3D graphene interfaces

The ability to program and mimic the dynamic microenvironment of living organisms is a crucial step towards the engineering of advanced bioelectronics. Here, we report for the first time a design for programmable bioelectronics, with ‘built-in’ switchable and tunable bio-catalytic performance that responds simultaneously to appropriate stimuli. The designed bio-electrodes comprise light and temperature responsive compartments, which allow the building of Boolean logic gates (i.e. “OR” and “AND”) based on enzymatic communications to deliver logic operations.Funding agencies: Swedish Research Council [VR- 2011-6058357]; European Commission [NANODRUG: MCITN-2011-289554]</p

Plastic Antibodies for Cosmetics: Molecularly Imprinted Polymers Scavenge Precursors of Malodors.

International audienc

İş Sağlığı ve Güvenliği Meslek Hastalıkları

Ülkemizde iş sağlığı ve güvenliği ile meslek hastalıkları konularında, kapsamlı Türkçe kitap ihtiyacı bulunmaktadır. Bu saptamadan hareketle “İş Sağlığı ve Güvenliği Meslek Hastalıkları” kitabı iki yılı aşkın bir sürede tamamlanmıştır. Mezuniyet öncesi ve sonrası eğitimlere, sertifika eğitimlerine, çalışanların sağlıklı ve güvenlikli ortamda çalışmaları hakkına, saha uygulamalarına, araştırmalara katkı sağlaması amaçlanmıştır. Kaynak kitap ihtiyacı öncelikle, müfredatlarında konuya ilişkin başlıklar bulunan, Tıp, Mühendislik, Hemşirelik, Sağlık Bilimleri ve Fen fakülteleri, ilgili yüksek lisans ve doktora programları, ilgili yüksek okullar olmak üzere yüksek öğretim öğrencileri için geçerli iken aynı zamanda iş yeri hekimleri, iş güvenliği uzmanları, diğer sağlık personeli sertifika eğitimleri, çalışanların yasal olarak zorunlu olan eğitimleri için de söz konusudur.Kitabın, Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Halk Sağlığı Anabilim Dalı öğretim üyesi Prof. Dr. İsmail TOPUZOĞLU’nun 1980’li yıllarda başlattığı, Prof. Dr. Nazmi BİLİR’in emekli olana kadar 30 yılı aşkın süre ile sürdürdüğü mezuniyet öncesi ve sonrası eğitim, araştırma, uygulama ve yayın çalışmaları ile bu alanlarda öncü rolü olan Hacettepe Üniversitesi’nin yayını olması ayrı bir mutluluk kaynağıdır, kendilerine şükranlarımızı sunarız.Kitap, sayfa dağılımları farklılık gösteren, konu başlıkları itibariyle toplam 79 bölümden oluşmaktadır. Meslek hastalıklarına ilişkin bazı bölümlerde, yazarlar ikinci baskısı yapılmış olan “Yıldız, A.N., Sandal, A. (Ed.). Meslek Hastalıkları İşle İlgili Hastalıklar (Seçilmiş Başlıklarda). Ankara: Hacettepe Üniversitesi Yayını. ISBN: 978-975-491-460-3.” kitabındaki bölümlerini güncelleyerek genişletmişlerdir.Kitabın yazarları başlıca, Hacettepe Üniversitesi öğretim elemanları, Tıp Fakültesi İş ve Meslek Hastalıkları Yan Dal Uzmanlık Eğitimi Programı eğitim kadrosu ile bu kapsamda eğitim almış veya almaya devam eden uzman hekimler, ile T.C. Aile, Çalışma ve Sosyal Hizmetler Bakanlığı yönetici ve uzmanlarıdır. Bütün yazarlara katkıları için teşekkür ederiz.Kitabın elektronik kitap olarak yayınlanması, ulaşılabilirliğinin artması, içerik arama ve güncelleme gibi hususlarda kolaylık sağlayacağı kanaatindeyiz. Ayrıca kaynakları metin içinde gösterilmiş olması da ileri incelemeler için katkı sağlayacaktır.Yoğun çalışma sürecinde gösterdikleri anlayış için ailelerimize, Hacettepe Üniversitesi Hastaneleri Basım Yayın ve Tanıtım Koordinatörlüğü ile Kütüphane ve Dokümantasyon Daire Başkanlığı yetkilileri ve çalışanlarına, kitabı yayına hazırlamada katkı sağlayan Dr. A. Kadir ATLI, Dr. Buhara ÖNAL ve Özge Rojda BENZİL’e teşekkür ederiz.Saygılarımızla,Prof. Dr. Bülent ALTUN (Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Dekanı)Prof. Dr. Ali Naci YILDIZ (Editör)Uzm. Dr. Abdulsamet SANDAL (Editör