Academic literature on the topic 'Biopolymères fonctionnalisés'

Les fibroblast growth factors (fgfs) acide (fgfa) et basique (fgfb) sont des facteurs de croissance qui induisent la proliferation cellulaire in vivo et in vitro et possedent de nombreuses autres proprietes biologiques. Ces proprietes sont modulees par l'heparine pour laquelle ils ont beaucoup d'affinite. Elle les stabilise, les protege contre des denaturations thermiques et proteolytiques. Leur mode d'action passe par des interactions avec des sites de haute affinite membranaires et des sites de basse affinite constitues par les heparanes sulfates qui servent de lieu de stockage des fgfs. Ils peuvent etre liberes sous forme bioactive pour assurer des fonctions biologiques. Nous montrons dans ce travail que les biomateriaux, polymeres solubles et insolubles peuvent mimer le role que joue l'heparine vis-a-vis des fgfs. Les polymeres solubles etudies sont de trois types, dextranes solubles portant des substitutions variables, polymeres polyelectrolytiques, et un dextrane sulfate. Les dextranes substitues et le dextrane sulfate stabilisent, potentialisent et protegent les proprietes biologiques des fgfs. Les protections assurees par les polymeres polyelectrolytiques sont fonction d'unites qu'ils comportent. Les polymeres insolubles, polystyrenes greffes avec des fonctions sulfonate et sulfamide d'acide amine serine fixent le fgfb radiomarque, et lorsqu'ils sont recouverts de fibronectine, permettent la croissance des cellules endotheliales de cornee bovine. Le fgfb fixe sur les resines est biodisponible pour les cellules. Les resultats obtenus peuvent trouver de nombreuses applications dans le domaine pharmacologique, chirurgical et cosmetologique

Les polymères dégradables de synthèse type PLA ne sont pas fonctionnalisés. Dipagyl, monomère fonctionnalisé dérivé de l'acide gluconique (groupes OH), permet de réaliser des homo- ou co-polymères avec un lactide (PLADgl). Ils sont l'objet de cette recherche. Les groupes OH introduits ont permis : La formation de liaisons H qui induisent une augmentation de Tv (fonction du taux d'OH). Le couplage avec un composé fluorescent et du PEG. L'augmentation de la mouillabilité dépendante de la composition. . Une dégradation plus rapide fonction de l'hydrophilie. Certains films PLADgl sont biocompatibles (tests de culture cellulaire). Ce travail pluridisciplinaire a permis d'obtenir un matériau à propriétés thermiques, de surface et de dégradation modulables et des particules hydrodispersables porteuses de principe actif modèle.

Les pathologies du cartilage articulaire constituent aujourd’hui un problème majeur de santé publique. À ce jour, il n’existe pas de traitement permettant la réparation du cartilage. Cependant, parmi les approches thérapeutiques en cours d’évaluation, l’ingénierie tissulaire, dont l’objectif est la formation de néo-tissus semble être une solution thérapeutique prometteuse.L’objectif final de ce projet de thèse concerne l’élaboration d’une matrice génétiquement activée (MGA) injectable, permettant de contrôler la différenciation chondrocytaire des cellules stromales mésenchymateuses (CSM). Pour mener à bien ce projet, le premier objectif a été de trouver un vecteur d’acides nucléiques adapté à l’élaboration d’une MGA et capable de transfecter efficacement les CSM. Nous avons donc développé un nouveau nanovecteur de siARN, nommé SELF (Solvent Exchange Lipoplexe Formulations), dont la taille est ajustable en contrôlant les paramètre de formulaion, qui est stable dans le temps dans des conditions de culture cellulaire et qui possède une grande efficacité pour transfecter les cellules stromales mésenchymateuses humaines primaires. Nous avons associé les SELF à des microsphères 3D poreuses de collagène et démontré que l'efficacité du chargement et la cinétique de libération sont corrélées à la taille des SELF. Ce type original et unique de MGA, avec une cinétique de libération adaptable, pourrait être intéressant pour des profils de transfection à long terme et/ou séquentielle de cellules souches en culture 3D. Ainsi, nous avons formé différentes MGA capables d’induire différents profils d’inhibition d’un gène spécifique sur au moins 21 jours. Enfin, nous avons étudié l’efficacité de la MGA sur un modèle in vitro de différenciation chondrocytaire de CSM humaines. Nous avons montré que la MGA induit une inhibition prolongée de l’expression du gène Runx2 pendant au moins 21 jours. En conditions de différenciation chondrocytaire, cette diminution d’expression de Runx2 semble diminuer l’expression de certains marqueurs de l’hypertrophie. Malgré ces résultats prometteurs, un effet inhibiteur de la MGA sur la différenciation des CSM reste à vérifier. En résumé, nos travaux ont montré l’intérêt de notre approche pour contrôler l’expression des marqueurs hypertrophiques d’un néocartilage. Un contrôle plus précis de la libération des vecteurs devrait permettre d’améliorer l’efficacité de la MGA pour des applications d’ingénierie tissulaire du cartilage
Articular cartilage pathologies are a major public health problem today. To date, there is no treatment that can repair the cartilage. However, among the therapeutic approaches currently being evaluated, tissue engineering, the objective of which is the formation of neo-tissues, seems to be a promising therapeutic solution.The final objective of this thesis project concerns the development of an injectable genetically activated matrix (MGA), making it possible to control the hypertrophic chondrocyte differentiation of mesenchymal stromal cells (MSCs). To carry out this project, the first objective was to find a nucleic acid vector suitable for the development of an MGA and capable of efficiently transfecting MSCs. We therefore designed a new siRNA nanovector, called solvent exchange lipoplexe formulation (SELF), which has a tunable size, is stable over time in cell culture conditions and possess a high efficiency to transfect primary human mesenchymal stromal cells. We associated SELF with porous collagen 3D microspheres and demonstrated that loading efficiency and release kinetics are correlated with SELF size. This original and unique type of gene activated matrix, with adaptable release kinetics, could be of interest for long-term and/or sequential transfection profiles of stem cells in 3D culture. Thus, we formed different MGAs capable of inducing different inhibition profiles of a specific gene over at least 21 days. Finally, we studied the efficiency of MGA on an in vitro model of chondrocyte differentiation of human MSCs. We have shown that MGA induces a prolonged inhibition of Runx2 gene expression for at least 21 days. Under chondrocyte differentiation conditions, this decrease in Runx2 expression seems to decrease the expression of certain markers of hypertrophy. Despite these promising results, an inhibitory effect of MGA on MSC differentiation remains to be verified. In summary, our work has shown the interest of our approach to control the expression of hypertrophic markers of a neocartilage. More precise control of vector release should improve the efficiency of MGA for cartilage tissue engineering applications

Les polyesters aliphatiques représentent l’une des familles de polymères les plus utilisées à ce jour dans de nombreux domaines. Leurs propriétés de (bio)dégradation en font des matériaux très intéressants pour des applications environnementales ou biomédicales. Obtenus traditionnellement par polycondensation, biosynthèse ou polymérisation par ouverture de cycle (ROP), ces procédés ne permettent pas aisément la réalisation de matériaux cumulant dégradabilité et propriétés des polymères issus de monomères vinyliques. L’utilisation de monomères spécifiques, les acétals de cétènes cycliques (CKA), permet par la polymérisation radicalaire par ouverture de cycle (r-ROP) d’obtenir des polyesters aliphatiques avec des propriétés de dégradation intéressantes. Ce travail de thèse a consisté en la conception de polyesters aliphatiques biodégradables et fonctionnels. Pour cela, nous avons montré qu’il est possible d’obtenir aisément ces polyesters aliphatiques fonctionnels par copolymérisation des CKA avec les éthers de vinyles (VE) présentant des fonctions d’intérêts et synthétisés au préalable. De plus, l’utilisation d’éthers de divinyle commerciaux a permis l’obtention de matériaux (bio)dégradables réticulés présentant des propriétés mécaniques et biologiques compatibles avec une application en ingénierie tissulaire, et notamment en thérapie cardiaque
Aliphatic polyesters represent one of the most widely used families of polymers in many fields. Their (bio)-degradation properties make them very interesting materials for environmental or biomedical applications. Obtained traditionally by polycondensation, biosynthesis or by Ring-Opening Polymerization (ROP), these processes do not easily allow the realization of materials combining degradability and properties of polymers derived from vinyl monomers. The use of specific monomers, Cyclic Ketene Acetals (CKA), allows by Radical Ring-Opening Polymerization (r-ROP) to obtain aliphatic polyesters with interesting degradation properties.This PhD work consist in the design of biodegradable and functional aliphatic polyesters. For this, we first showed that it is possible to easily obtain these functional aliphatic polyesters by copolymerization of CKA with vinyl ethers (VE) having functions of interest and synthesized beforehand. Then, the use of commercial divinyl ethers has made it possible to obtain crosslinked (bio)-degradable materials having mechanical and biological properties compatible with an application in tissue engineering, and in particular in cardiac therapy

Le développement de nouveaux polymères durables dotés de performances améliorées avec un impact environnemental minimal est devenu une préoccupation majeure. Dans ce contexte, les polyesters aliphatiques attirent de plus en plus l'attention dans le domaine médical et les applications d'emballage, en raison de leur caractère biodégradable et de leurs propriétés physiques appropriées. La polymérisation par ouverture de cycle (ROP) est une méthode qui a été utilisée dans ces domaines pour accéder à une vaste gamme de polyesters ayant des structures différentes et bien contrôlées. L'un des monomères de type lactone bien connus pour la ROP est l'epsilon-caprolactone (epsilon-CL), un composé dérivé du pétrole. Une autre lactone dérivée de la biomasse est l'epsilon-décalactone (epsilon-DL). Cycle à 7 chaînons comme l'epsilon-CL, l'epsilon-DL est un monomère renouvelable qui attire de plus en plus d'attention. Le groupe butyle pendant en position epsilon a un impact important sur les propriétés mécaniques et thermiques ainsi que sur la vitesse de dégradation. Pour moduler encore plus ces propriétés, nous avons travaillé avec des monomères fonctionnalisés de structure proche pour assurer un comportement similaire en ROP. Premièrement, les monomères d'epsilon-CL- epsilon-fonctionnalisés ont été préparés à partir de l'acide 6-heptynoïque par une stratégie séquentielle à grande économie d'atome : une cycloisomérisation catalysée par un métal de transition suivie d'une réaction thiol-ène. Ensuite, leur copolymérisation avec l'epsilon-DL a été réalisée en utilisant un catalyseur bicomposant à base d'InCl3, un comportement de polymérisation contrôlée/vivante a été identifié et des copolymères à caractère aléatoire ont été obtenus. Grâce à cette stratégie, la préparation de copolymères présentant des groupes acides carboxyliques pendants a été développée. Enfin, la dégradation en conditions hydrolytiques et enzymatiques de ces copolymères fonctionnalisés a fait l'objet d'études approfondies, prouvant l'influence de notre nouveau monomère fonctionnalisé (sous forme déprotégé) sur la vitesse de dégradation du PDL
The development of new sustainable polymers endowed with improved performances but minimal environmental impact has become a major concern. In this context, aliphatic polyesters are attracting increasing attention in the medical field and packaging applications, due to their biodegradable character and suitable physical properties. Ring-opening polymerization (ROP) is a method that has been used in these areas to access a broad range of polyesters with different and well-controlled structures. One of the well-known lactone monomers for ROP is epsilon-caprolactone (epsilon-CL), a compound derived from petrochemical source. An alternative lactone monomer derived from biomass is epsilon-decalactone (epsilon-DL). Being a 7-membered ring as epsilon-CL, epsilon-DL is thus a renewable monomer that is attracting increasing attention. However, the pendant butyl group at epsilon-position has a large impact on mechanical and thermal properties as well as degradation rates. To modulate these properties, we have been working with the functionalized monomers of close structure to ensure similar behavior in ROP. First, the epsilon-functionalized-epsilon-CL monomers were prepared from 6-heptynoic acid by a sequential transition metal catalyzed cycloisomerization and subsequent thiol-ene reaction. Afterwards, their copolymerization with epsilon-DL has been explored including the identification of controlled/living polymerization using InCl3-based bicomponent catalyst and the confirmation of their random architecture. In addition, the preparation of copolymers featuring pendant carboxyl groups by post-modification steps have also been completely achieved. Finally, the hydrolytic and enzymatic degradation of these functionalized copolymers has been thoroughly investigated, proving the influence of our new functionalized monomer (in deprotected form) on degradation rates of PDL

Ce travail de thèse a pour objet principal la préparation de matériaux submicroniques à base de polymères issus de la biomasse marine (alginates et chitosane) pour la captation de micropolluants métalliques dans les effluents. Dans ce contexte, une panoplie d’adsorbants est testée. Ces derniers sont des silices colloïdales sur lesquelles sont fixés des alkoxysilanes fonctionnels puis encapsulés d’une part par du carboxymethylchitosane (CM-CS) ou d’autre part extrudé par des alginates extraits des algues brunes de Djibouti. Dans le cadre de ce doctorat, et du fait de la plupart des autres technologies coûteuses, l’adsorption sur supports biologiques est retenue pour la rétention d’ions de métaux lourds sur nos matériaux composites en solution aqueuse. Les caractéristiques des composites sont définies par leur morphologie de surface, par l'étude des groupes fonctionnels présents, par la détermination de leurs surfaces spécifiques ainsi qu'en solution aqueuse par la détermination de leurs diamètres hydrodynamiques et de leur potentiel zêta. Durant cette étude, nous avons pu montrer par l’utilisation de différentes techniques (FT-IR, RMN1H, 13C, SBET , MEB, analyse élémentaire et potentiel zêta) que dans les conditions opératoires choisies, il est possible de greffer d’une part la silice avec des alkoxysilanes pour permettre le greffage en groupes carboxyliques et amines, dont les taux de greffage obtenus ont été respectivement de 3,3 μmol/m² et 4,45 μmol/m² et d’autre part de déposer ces silices sur des supports biologiques. La morphologie des particules est modifiée, leurs diamètres hydrodynamiques sont plus élevés et leurs potentiels sont positifs jusqu'au pH basique et ceux à base d’alginates positif jusqu’au pH 4. Ensuite, le pouvoir de rétention de ces composites pour les ions métalliques Ni(II)) et Pb(II) à différents pH est étudié. Pour chacun des cations métalliques, les capacités d'adsorption sont déterminées ainsi que la cinétique d'adsorption. En ce qui concerne le Ni(II) à pH 7, le matériau obtenu par encapsulation de silice enrichie en carboxyle par du CM-CS a montré une efficacité supérieure dans le piégeage d’ion Ni(II) en solution aqueuse à ce que sont que les autres composites. Sa capacité d’adsorption vis-à-vis des ions Ni(II) est estimée à 256 mg.g-1 . Une étude poussée a également permis de mettre en évidence l’effet de contre ions sur la capacité d’adsorption pour ce composite, une caractéristique négligée dans la plupart des autres études portant sur la conception des adsorbants dérivés de la biomasse pour la fixation de métaux lourds. Nous avons constaté une diminution de l'ordre suivant : Br- = Cl- > NO3- > AcO- > SO42-. Dans le cas du Pb(II), à pH 5, les meilleures capacités d'adsorption sont obtenues pour des silices supportées par les alginates issus de l’espèce Sargassum Sp. : la capacité de rétention des ions Ni(II) est de 585 mg/g à pH 5. En ce qui concerne la cinétique, le modèle de réaction de surface d'ordre pseudo-secondaire s'applique bien aux résultats expérimentaux. Des comparaisons critiques révèlent que nos biocomposites présentent une efficacité supérieure vis-à-vis des ions Ni(II) et Pb(II), dépassant celle de la plupart des autres adsorbants concurrents connus dans la littérature, y compris nos bio-polymères (particules de silice greffées au CS). Par conséquent, le recours aux composites et bio-polymères à base de silice pour la rétention des effluents d'eaux usées semble très prometteur et peut être étendu pour inclure d'autres ions métalliques tels que le Cd(II), le Hg(II), le Co(II)). Le recyclage et la récupération de ces biocomposites après chargement en ions métalliques constituent un autre point important pour une application potentielle
The main purpose of this PhD work is the preparation of submicronic bio-based materials stemming from the marine biomass (alginates and chitosan (CS)) for the uptake of metallic micropollutants in effluents. In this context, a variety of hybrid adsorbents consisting of an inorganic colloidal silica core and a biopolymer coating has been elaborated and tested. To improve the adhesion of the biopolymer layer, the surface of the SiO2 particles was modified by condensation of functional alkoxysilanes. These surface-modified particles were then encapsulated by CM-CS (SiO2+CM-CS, SiO2CO2H+CM-CS or SiO2NH2+CM-CS). Alternatively, the particles were deposited on alginates extracted from the Djiboutian brown algae (Alg.S/T+SiO2 Alg.S/T+SiO2CO2H or Alg.S/T+ SiO2NH2). Those two types of marine biopolymers have been chosen as adsorbent for heavy metal ions retention since they are inexpensive and environmentally friendly. The characteristics of these composites were determined by the morphology of their surface, by the study of their functional groups, by determination of their specific surfaces, and in aqueous solution, by determination of their hydrodynamic diameters and their zeta potential. We were able to show by means of different techniques (IR, 1H-NMR, 13C, specific surfaces, scanning electron microscopy, elemental analysis and thermogravimetric analysis, zeta potential) that under the chosen operating conditions, it is possible to surface-functionalize on the one hand Aerosil 200 silica with alkoxysilanes bearing carboxylic or amino groups, with grafting rates of 3.3 μmol/m² and 4.45 μmol/m² , respectively. It is also demonstrated that these surface-modified silicas particles can be easily deposited on abiological supports, namely carboxymethyl-chitosan (CM-CS) and alginates). The morphology of the CM-CS-based particles is modified, their hydrodynamic diameters are increased, and their zeta-potentials are positive until basic pH and those from alginate-based particles are positive until pH 4. Then, the retention capacity of these composites vis-a-vis Ni(II) and Pb(II) ions at different pH values is investigated. The adsorption capacities and adsorption kinetics are determined for each of the metal cations. Concerning the adsorption of Ni(II) at pH 7, the material obtained by encapsulation of a surface carboxyl-enriched silica with CM-CS has shown to be more efficient forthe removal of nickel from aqueous solution than the other composites. Its adsorption capacity is estimated at 256 mg.g-1. A detailed study has also highlighted the effect of counter ions on the adsorption capacity for this composite, a characteristic neglected in most other studies on the design of biomass-derived adsorbents used for the fixation of heavy metals. We observed a decrease in the following order: Br- = Cl- > NO3- > AcO- > SO42-. In the case of Pb(II), at pH 5, the best adsorption capacities are obtained for silicas supported by alginates derived from the species Sargassum Sp. The retention capacity of Pb(II) ions is 585 mg/g at pH 5. As far as kinetics are concerned, the pseudo-secondary order surface reaction model applies well to the experimental results. Critical comparisons reveal that these novel biocomposites show superior adsorption capacities towards Ni(II) and Pb(II) ions, exceeding those of most other competing adsorbents known in the literature, including our previous studies on CS-grafted silica particles. Therefore, the design and use of silica composites and biopolymers as low-cost and environmentally friendly bioadsorbents seems very promising for the removal of micropollutants from wastewater and can be extended to other metal ions such as Cd(II), Hg(II), Co(II). An important point for a potential application has also been probed, namely the recycling and recovery of these biocomposites after loading with metal ions