Création de nouveaux biomatériaux Réseaux interpénétrés de Polymères Réseau POE-Réseau Fibrine

Abstract

L objectif de ce travail à l interface entre ERRMECe (Equipe de Recherche sur les Relations Matrice Extracellulaire-Cellules) et le LPPI (Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces) était de créer de nouveaux matériaux biocompatibles autosupportés à base de gel de Fibrine. De tels biogels présentent, en effet, des applications potentielles en ingénierie tissulaire. Une première approche consistant en la réticulation du gel de fibrine par la transglutaminase n a pas permis une amélioration suffisante des propriétés visco-élastiques du gel. Une alternative a donc été d associer à un réseau de fibrine, un réseau de poly(oxyde d éthylène) (réseau POE) au sein d une architecture de réseaux interpénétrés de polymères (RIP). Le réseau de fibrine est formé par hydrolyse enzymatique du fibrinogène catalysée par la thrombine. Le réseau POE est, quant à lui, réalisé par photoréticulation d oligomère poly(oxyde d éthylène) diméthacrylate (PEGDM) amorcée par l Irgacure 2959. Le premier RIP est (RIP 550-5) élaboré à partir d une solution contenant du PEGDM de masse molaire 550 g/mol à une concentration de 100 mg/mL et de fibrinogène à une concentration de 5 mg/mL dans du tampon Tris. Les différentes analyses (IR, DSC, Electrophorèse, ) montrent que, dans les conditions de synthèse mises au point, les deux réseaux se forment bien l un en présence de l autre. Le module de conservation du gel de fibrine augmente d une centaine de pascals dans le gel de fibrine au mégapascal dans ce RIP 550-5. L objectif d améliorer les propriétés visco-élastiques du réseau de fibrine est donc atteint. De plus, le matériau est manipulable et possède de bonnes propriétés de réversibilité à la déshydratation. La modification de ce RIP 550-5 a ensuite été entreprise. En fonction de la proportion de fibrinogène, de la masse molaire du PEGDM et de l action concertée ou antagoniste des enzymes présentes, thrombine et transglutaminase, la nature et les propriétés des RIP obtenus varient offrant ainsi une gamme de nouveaux matériaux biocompatibles. Ce travail représente une approche novatrice tant dans le domaine des biomatériaux que dans celui de l enzymologie.This PhD project realized in close collaboration between a biochemistry team (ERRMECe - Equipe de Recherche sur les Relations Matrice Extracellulaire-Cellules), and a polymer laboratory (LPPI - Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces) was to create new biocompatible and handling materials based on fibrin gels for potential applications in tissue engineering. First, fibrin gels were cross-linked with an enzyme, transglutaminase, but it did not improve viscoelastic properties enough. A poly (ethylene glycol) network (POE network) was thus associated to the fibrin network into an interpenetrating polymer network architecture (IPN). The fibrin network is formed through a sol-gel transition induced by a fibrinogen enzymatic hydrolysis catalysed by thrombin. The POE network is synthesized by poly(ethylene glycol) dimethacrylate (PEGDM) oligomer cross-linking reaction initialized by Irgacure 2959 under UV radiations. A first IPN (named IPN 550-5) was elaborated from a pH 7.4 Tris buffer solution containing 100 mg/mL PEGDM (molar mass of 550 g/mol) and 5 mg/mL fibrinogen. Different complementary analyses (IR, DSC, electrophoresis, ) showed that the two networks are generated one in presence of the other. In addition, the storage modulus is increased from one hundred Pascal for fibrin gel to one megapascal for IPN 550-5 both in a wet state. The improvement of fibrin network viscoelatic properties was thus achieved. In addition, the material is handling and shows good (re)hydration properties. Thus, the process was extended to other conditions. Varying the quantity of each polymer, the molecular mass of the synthetic polymer and controlling the concerted or antagonistic action of the used enzymes (thrombin and transglutaminase) result in the obtaining of different materials. This work represents a new approach in both biomaterials and enzyme fields.CERGY PONTOISE-BU Les Cerclades (951272104) / SudocSudocFranceF