Academic literature on the topic 'Encapsulation (chimie)'

Well-defined containers constructed from multiple protein subunits are a unique class of nanomaterial useful in supramolecular chemistry and biology. These protein cages are widespread in nature, where they are responsible for a diversity of important tasks. As such, producing our own designer protein cages, complete with bespoke functionalities, is a promising avenue to new nanodevices, biotechnology and therapies. Herein, we describe how an artificial, computationally designed protein cage can be rationally engineered using supramolecular intuition to produce new functional capsules. Positive supercharging the interior cavity of this porous protein cage enables the efficient encapsulation of oligonucleotides by electrostatically-driven self-assembly. Moreover, the resulting cargo-loaded cages enter mammalian cells and release their cargo, for example siRNA which modulates gene expression. To expand the cargo scope of this proteinaceous container, a higher level of supramolecular complexity can also be introduced. Encapsulation of anionic surfactants affords protein-scaffolded micelles, which are capable of sequestering poorly water-soluble small molecules within their hydrophobic cores. These hybrid particles stably carry bioactive cargo and deliver it intracellularly, thereby increasing potency. Further development of these genetically-encoded materials is ongoing towards specific applications ranging from cell biology to medicine.

The design of nonviral protein-based delivery systems has gained significant attention as an alternative to viral vectors and lipid nanoparticles (LNPs) for gene therapy. While viral vectors offer efficient gene delivery, they present challenges such as immunogenicity and size limitations. LNPs, though pivotal in recent advancements like messenger ribonucleic acid (mRNA)-based vaccines, cause inflammation and exhibit low endosomal escape efficiency. This article explores the development of engineered nonviral protein cages through rational design and directed evolution as an additional nanocarrier option for RNA packaging and delivery. We highlight key advances, including the design and evolution of capsidforming proteins capable of encapsulating and protecting their own encoding mRNA, a critical step in establishing a genotype-phenotype link for evolutionary optimization. Evolved protein cages, such as the I53-50-v4 and NC-4 variants, demonstrate enhanced stability and RNA protection, achieving structural transformations and packaging efficiencies akin to viral systems. The application of directed evolution has expanded the capacity of these nanocarriers enhancing their in vivo stability and biodistribution. This work underscores the potential of evolving nonviral capsids to become customizable platforms for therapeutic gene delivery, while also addressing current limitations in RNA cargo size and tissue targeting specificity. Future directions involve refining these systems to accommodate larger RNAs, and improving immunogenicity properties and dynamic control over cargo release.

Worldwide consumers are nowadays much more focusing on their wealth and appearance, having increased their worry caused from the pollution, plastic wastes and the earth' disasters further increased for the COVID-19 pandemic. This trend has created an heightened demand for products which, formulated with natural and functional ingredients and carried by sustainable delivery systems, should be produced and packed with biodegradable compounds. The paper suggests to formulate innovative cosmetic and medical products based on the use of carriers made by biodegradable polysaccharide-tissues embedded by micro-nano particles of chitin nano fibril-nano lignin complexes, encapsulating different active ingredients. Thus, data on chitin, lignin and their complexes are reported and discussed, focusing the attention on their possible use to make innovative products, characterized for their effectiveness, safeness, and biodegradability.

This article focusses on the art of encapsulating flavors and fragrances into carrier materials, emphasizing the scientific challenges imposed by the particular nature of these essentially volatile encapsulants. The expected benefits of F&F delivery systems are discussed in terms of protection against ageing, enhanced impact during use and sustained release from substrates. Special attention is given to the preparation and use of hydrophilic delivery systems based on carbohydrates. The discussion is illustrated by selected applications of current delivery systems in the fields of flavor formulations and perfumed laundry care detergent powders.

L’encapsulation d’huile par gélification inverse consiste à ajouter, goutte-à-goutte, une émulsion de chlorure de calcium/huile dans un bain d’alginate. Lesions Ca2+ migrent ensuite à travers l’émulsion vers l’extérieur du bain et réticulent les macromoléculesd’alginate (gélification inverse). Des capsules millimétriques (3- 7 mm) avec une morphologie coeurcouronne sont ainsi formées. La production de capsules de taille inférieure à 1 mm par gélification inverse n’a cependant jamais été démontrée. L’intérêt des microcapsules repose sur un vaste champ d’applications pour lesquelles la capsule ne doit pas ou peu interférer avec la texture ou l’apparence du produit final. L’objectif de la thèse repose ainsi sur le développement de procédés de gélification inverse en visant une réduction de la taille des capsules. De plus, la compréhension du mécanisme de gélification inverse à partir des émulsions huile-dans-eau (H/E) et eau-dans-huile (E/H) a aussi été étudié. Une méthode de dispersion a ainsi été proposée afin de réduire la taille des capsules, qui consiste à former des gouttelettes par dispersion de l’émulsion dans un bain d’alginate sous agitation. Après réticulation de l’alginate pour former la membrane, des microcapsules de tailles comprises entre 370 et 600 μm ont été obtenues. La méthode de dispersion a ensuite été adaptée à un procédé millifluidique afin de contrôler la polydispersité en taille de microcapsules. Des capsules monodisperses en taille avec des diamètres de 140 μm jusqu’à 1. 4 mm ont ainsi été produites par millifluidique<br>Encapsulation of oil by inverse gelation consists of dropwise addition of a calcium chloride/oil emulsion into an alginate bath. Calcium ions inside the emulsion migrate towards the bath cross-linking the alginate molecules (inverse gelation). Millimetric capsules (3-7 mm) with a core-shell structure are formed. However, the production of capsules with sizes lower than 1 mm by inverse gelation was never demonstrated. The interest of microcapsules is based on a vast range of applications for which the capsule does not have to or little interfere with the texture or the appearance of the end product. The objective of this thesis is therefore to develop an inverse gelation process that yields capsules at reduced sizes. In this frame, the comprehension of the inverse gelation mechanisms from oil-in-water (O/W) and water-in-oil (W/O) emulsions was also studied. In order to reduce the capsules size, a dispersion method was proposed. A dispersion method was therefore proposed to reduce the size of capsules, which consists in the formation of droplets by dispersion of the emulsion in a bath of alginate under stirring. After cross-linking of alginate to form the membrane, microcapsules of sizes between 370 and 600 μm were obtained. To control the wide size distribution of the microcapsules, the dispersion method was adapted for the millifluidic method. Monodispersed capsules with desired mean particle size were produced. The mean size of the particles (within 140 μm to 1. 4 mm) was controlled by variation in the flow rates of the dispersed and continuous phases in the millifluidic circuit

Notre travail est une étude des transferts de matière entre polymères et différents liquides ; on s'est intéressé plus particulièrement à deux applications de ces transferts. La première application sera consacrée à la synthèse de nouveaux polymères supports de principes actifs. Les liaisons polymères-principe actif sont assurées par des liaisons chimiques de type amide, ester ou anhydride. La libération contrôlée des différents principes actifs, a été étudiée dans des milieux à différents Ph. Un modèle mathématique simple, a permis de simuler le relargage de la matière active en fonction des différents paramètres influençant la cinétique de libération. La deuxième application concerne les transferts de matière entre un emballage en PVC et différents simulants d'aliments liquides. Une méthode très simple et rapide pour retarder et diminuer ces processus de migration a été mise en évidence, et on a montré que des paramètres, tels que : la teneur initiale en plastifiant, la température, la nature du liquide, le processus de mise à l'air ont une influence considérable sur ces transferts. Une étude quantitative de l'influence de ces paramètres a été entreprise. Enfin, un modèle a été élaboré, permettant de simuler mathématiquement ce phénomène de transfert de matière

L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier la fonctionnalisation de textiles par des particules contenant un principe actif cosmétique. L'approche choisie repose sur la fixation sur le textile de particules de charges opposées. Dans ce travail, nous avons étudié dans un premier temps l'état de surface des textiles synthétiques et naturels. Les résultats ont montré que les textiles présentent une surface chargée négativement. Dans un second temps, l'adsorption de particules cationiques “modèles” de PMMA sur un textile synthétique à base de polyamide a été étudiée. Les résultats ont montré une bonne adsorption des particules sur le textile ainsi qu'une bonne résistance à la désorption lors des étapes de lavage. A la suite de ces résultats, des particules cationiques formulées par émulsion-diffusion à partir de différents polymères ont été réalisées. Ce criblage des polymères a permis de sélectionner un polymère biocompatible et biodégradable capable de fonctionnaliser durablement le textile. La dernière partie de ce travail a consisté en l'étude du rendement d'encapsulation et du profil de libération de deux principes actifs : rafraichissant et blanchissant<br>The aims of this work is to study textiles functionalization with particles containing an cosmetics active ingredient. The approach selected is based on textiles functionalization by opposite charged particles. At first, we studied synthetic and natural textiles surface and results showed that textiles exhibit negative charged surface. In a second step, adsorption of cationic PMMA particles onto synthetic polyamide textile was studied. The results showed proper particles adsorption on textile and a good resistance to desorption during washing steps. Then, cationic particles formulated by emulsion-diffusion from different polymer were made. This screening polymers was used to select a biocompatible and biodegradable polymer able to functionalized textiles. The last part of this work consisted in studying the encapsulation efficiency and release profile of two active ingredient : refreshing and whitening

Le développement de plastiques biodégradables par incorporation d’enzyme est une des solutions potentielles aux problèmes croissants des déchets ménagers et industriels. L’objectif de cette thèse est de développer quatre méthodes d’encapsulation pouvant offrir une protection à ces enzymes. La première méthode consiste à former des microsphères n acide polylactique (PLA), constituant important des plastiques. Cette méthode traditionnelle consiste à créer une solution organique de PLA, l’émulsionner dans l’eau et évaporer le solvant<br>The development of biodegradable plastics by incorporating of enzymes is one of the potential solutions to the growing problems of domestic and industrial wastes. The objective of this thesis is to develop four existing encapsulation methods providing protection for the enzymes used in biodegradable plastics. The first method consist of forming polylacticacid (PLA) microspheres by using encapsulation by solvent evaporation

Des nanocapsules (NCs) biodégradables contenant une substance active et destinées à des applications environnementales ont été élaborées par un procédé d’émulsion-évaporation de solvant couplé à une réaction de chimie « click » interfaciale. Deux types de réactions « click » ont été testés: (i) cycloaddition azide-alcyne catalysée par le Cu(I) et (ii) thiol-ène. Ces NCs sont constituées d’une écorce en polymère hydrophobe (polylactide) entourant un cœur liquide (Miglyol®810) et recouverte d’une couronne hydrophile polysaccharide (dextrane). Des nanosphères (sans cœur liquide) ont aussi été produites. Ces nano-objets ont été caractérisés en termes de distribution de tailles, morphologie, taux et épaisseur de recouvrement en dextrane ainsi qu’efficacité de couplage « click ». La stabilité colloïdale en milieu salin et la stabilité du recouvrement en présence d’un tensioactif compétitif ont été étudiées. Enfin, une substance active a été encapsulée et libérée à partir des nano-objets<br>Biodegradable nanocapsules allowing encapsulation of active substances for environmental applications were produced by emulsion-evaporation method combined with a “click” reaction occurring at the liquid/liquid interface of emulsion droplets. Two types of “click” reaction were tested: (i) copper-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) and (ii) thiol-ene reaction. The NCs are composed of a hydrophobic polymer shell (polylactide), a liquid core (Miglyol®810) and a hydrophilic polysaccharide coating (dextran). For comparison, nanospheres (without oily core) were also prepared. These nano-objects were characterized in terms of size distribution, dextran coverage density and thickness, “click” coupling efficiency and morphology. Colloidal stability in NaCl solutions as well as dextran coverage stability against an anionic competitive surfactant were also studied. Finally, an active substance was encapsulated and released from these nano-objects

Ce travail de thèse concerne l’encapsulation de microalgues pour produire des molécules d’intérêt cosmétique. L’utilisation de capsules à cœur liquide et à membrane d’hydrogel semi-perméable permet d’une part de protéger ces cellules des contraintes extérieures et des contaminations ; de l’autre de nourrir les cellules encapsulées en profitant de la semi-perméabilité de la membrane, et de trois de faciliter leur manipulation. Ces avantages permettent de cultiver des microalgues à des concentrations bien supérieures à celles classiquement atteintes (1010 vs 107 / mL) et de faciliter la production de molécules d’intérêt par élicitiation. Aucun impact négatif de l’encapsulation n’est à déplorer. Nous tirons enfin avantages des capsules pour proposer une preuve de concept de criblage combinatoire reposant sur l’adsorption de colloı̈des sur nos capsules. Un tel outil permet de cribler des séquences de conditions de culture, ce qui est très difficilement réalisable du fait des nombres en jeu<br>This work focuses on encapsulation of microalgae to produce molecules of interest for cosmetics. Using liquid-core and semi-permeable hydrogel shell capsules, we are able to protect the cells from external constraints while feeding them through them semi-permeable membrane. Additionnaly, the capsules enable us to manipulate the cells in an easier way. These advantages combined, we grow microalgae at much higher concentrations than what we are able to do in bulk (101 0 vs 107 /mL) ; change the medium smoothly and elicitate these cells to induce the production of molecules of interest. Encapsulation is shown to carry no negative impact on the cells. Finally, we leverage on the capsules to demonstrate a proof of concept for combinatorial screening based on adsorption of colloids on our capsules. That enable us to screen for sequences of culture conditions, which is otherwise quite difficult to perform because of the large numbers involved

De nos jours, l’encapsulation est une technique très répandue dans le domaine de la parfumerie. En effet, elle permet une libération contrôlée du parfum et une protection des molécules de parfumerie qui peuvent s’oxyder avec le temps. L’objectif de cette thèse a été de mettre au point un nouveau concept de capsules fondé sur la formulation d’émulsions doubles huile-dans-eau-dans-huile et de polymériser la phase aqueuse intermédiaire. Les phases huiles, intérieure et extérieure, sont respectivement constituées du parfum et d’un solvant de parfumerie. La phase aqueuse est, elle, composée de monomères hydrophiles dont la polymérisation radicalaire permet l’obtention d’une matrice polymère plus ou moins diffusive vis-à-vis du parfum. L’intérêt de ce nouveau principe d’encapsulation est de séparer la polymérisation et les molécules de parfumerie qui peuvent être réactives en polymérisation radicalaire en les localisant dans des compartiments distincts et ainsi éviter toute interaction. Cette stratégie qui combine la Science des Emulsions, des Polymères et des Parfums et la Formulation a permis l’élaboration de capsules robustes possédant des propriétés de libération progressive par diffusion et de libération provoquée par application d'une contrainte mécanique sans altérer l'intégrité des capsules. Elles se comportent alors comme des micro-éponges capables de se déformer et de reprendre leur forme initiale. Dans ce schéma général, les propriétés peuvent être modulées plus finement par le choix et les concentrations des réactifs lors de la synthèse<br>Nowadays, encapsulation is a widespread technology in fragrance applications. Indeed, it allows control of the fragrance release as well as protection of the fragrance molecules with respect to oxidation. The objective of this PhD is the development of a new concept of encapsulation based on the formulation of double oil-in-water-in-oil emulsion and the polymerization of the intermediate aqueous phase. The two, internal and external, oil phases, , are respectively the fragrance and perfume solvent while the aqueous phase is composed of hydrophilic monomers leading to a more or less fragrance-diffusive polymer matrix after their radical polymerization. The main advantage of this encapsulation principle is to locate the polymerization and the possibly reactive fragrance’s molecules in separate compartments. This strategy which combines the Sciences of Emulsion, Polymers and Fragrance but also the Formulation allows obtaining robust capsules exhibiting both diffusive properties and a triggered release under a mechanical stress. These capsules behaves as micrometric sponges that can deform and restore their initial state.. In this general scheme, the capsules' properties can be tuned by an appropriate choice of the polymerization reactants and their concentrations

La thérapie cellulaire à l’aide d’îlots pancréatiques allogéniques est un traitement utilisé chez les patient·e·s diabétiques de type 1 pour lesquel·le·s le traitement habituel à base d’insuline ne fonctionne pas ou plus. Cette thérapie nécessite cependant l’administration d’un traitement immunosuppresseur qui donne lieu à de nombreux effets secondaires et complications. Une alternative au traitement immunosuppresseur est l’implantation d’îlots de Langerhans microencapsulés qui deviennent furtifs au système immunitaire de l’hôte. Cette technique présente des résultats prometteurs dans différents essais cliniques, mais il reste de nombreux challenges pour augmenter la durabilité d’une greffe fonctionnelle. Le projet FUTURCAPS, dans lequel s’intègre cette thèse, s’est intéressé à l’amélioration de deux points de limitation actuels : les propriétés des polymères utilisés pour l’encapsulation, en utilisant des alginates modifiés chimiquement, permettant d’augmenter la stabilité mécanique des capsules ; et le contrôle de la taille et de la forme des capsules, permettant d’avoir une barrière de diffusion optimale, en utilisant un système microfluidique de génération de gouttes à focalisation d’écoulement (MFFD) développé au CEA de Grenoble. Pour cela, les propriétés physico-chimiques des différents alginates ont tout d’abord été caractérisées, et les modèles rhéologiques théoriques permettant de définir leurs comportements ont été établis. Par la suite, les paramètres entrant en jeu lors de la formation et de la gélification des gouttes ont été étudiés (viscosité, tension interfaciale, angle de contact, taux de cisaillement lors de la formation des gouttes et cinétique de gélification). Suite à ces différentes études, des capsules monodisperses (coefficients de variation inférieurs à 5 %) ont pu être formées en microfluidique avec les différents alginates (présentant des propriétés physico-chimiques très variées), et ces dernières ont été caractérisées en termes de taille, forme et perméabilité. Enfin, des îlots pancréatiques de porcs néo-nataux ainsi que des îlots humains ont été encapsulés dans les alginates étudiés. La viabilité de ces îlots encapsulés a été mesurée in vitro, et ils ont également été implantés dans des souris, afin de vérifier la biotolérabilité et viabilité in vivo après 15 jours<br>Cell therapy with allogenic pancreatic islets is a treatment used for type 1 diabetic patients for whom the usual insulin treatments does not work anymore. However, this therapy requires administration of an immunosuppressive treatment, that leads to many side effects and complications. The implantation of microencapsulated islets that become stealth to the host’s immune system consists in an alternative to immunosuppressive treatments. This technique presents very promising results in several clinical trials, but there are still many challenges that need to be tackled, to increase the durability of a functional graft. The FUTURCAPS project, in which this PhD is integrated, focused on improving two currently limiting points : the properties of the polymers used for the encapsulation, by using chemically modified alginates, that increase the mechanical stability of the capsules ; and the control in size and shape of the capsules, that enables to have an optimal diffusion barrier, by using a microfluidics flow focusing (MFFD) droplet generation system, developed at the CEA (Grenoble). To do this, the physicochemical properties of the different alginates were first characterized, and theoretical rheological models that define their behaviour were determined. Then, the parameters involved in the formation and gelation of the droplets were studied (viscosity, surface tension, contact angle, shear rate while forming the droplets, and gelation rate). Following these studies, monodisperse capsules (variation coefficients under 5 %) were obtained in microfluidics with the different alginates (that have very diverse properties), and these latter were characterized in terms of size, shape and permeability. Eventually, neo-natal pig, and human pancreatic islets were encapsulated in the alginates studied. The encapsulated islets viability was measured in vitro, and they have also been implanted in mice, in order to check for biotolerability and viability in vivo after 15 days