thesis

Synthèse de nanocomposites magnétiques à base d'oxyde de fer et de polymères biocompatibles

Defense date:

Jan. 1, 2005

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Institution:

Mulhouse

Disciplines:

Chemistry

Authors:

Directors:

Abstract EN:

Magnetic hybrid materials offer promising opportunities for biomedical applications, like cells magnetic separation, MRI contras!enhancement or cancer treatment via magnetic hyperthermia. A lot of efforts are made for tailoring the size, magnetic properties, biocompatibility or colloïdal stability of these particles. We decided to graf! two different biocompatible polymers onto maghemite nanoparticles (y­ Fe203). The first one is poly(s-caprolactone) (PCL), a hydrophobie and biodegradable polyester and the second one is poly(ethylene oxide) (PEO), a hydrophilic polyether which has the skill to prevent protein adsorption, increasing the plasma half-life of the particles after intravenous injection. Ln order to obtain a strong cohesion between the magnetic core and the polymerie,corona, severa! grafting routes have beer explored and optimized. We were thus able to obtain hydrophobie nanocomposites with high PCL amounts, up to 0. 8 g/g of maghemite, with hydrodynamic diameter equal to 60 or 200 nm depending on the grafting procedure. PEO coated hydrophilic nanocomposites, hydroxyl functionalized, with a hydrodynamic diameter of 50 nm and stable over the whole range of pH were aIso obtained in a one ste procedure. Such materials couId have potential in vivo applications after derivatization of the hydroxyl groups with molecules of biomedical interest. Inverse emulsion copolymerization of a PEO macromonomer and surface immobilized methacrylate groups was aIso shown to be an efficient way to coat magnetic particles with a hydroxyl-functionalized polymer. The amount of polymer in the material reached 8_glg of maghemite and the particles have an average diameter of 100 nm.

Abstract FR:

Dans la perspective d'applications biomédicales (traitement du cancer par hyperthermie magnétique, amélioration du contraste en IRM, extraction magnétique de cellules), les matériaux hybrides à base de nanoparticules superparamagnétiques d'oxyde de fer et de polymères biocompatibles font l'objet d'un intérêt croissant. Dans cette optique, nous avons greffé deux polymères biocompatibles sur des nanoparticules de maghémite (y-Fe203). Il s'agit de la poly(s-caprolactone) (PCL), un polyester hydrophobe et biodégradable, et du poly(oxyde d'éthylène) (POE), un polyéther hydrophile, facilement excrété de l'organisme et qui empêche l'adsorption de protéines sur les surfaces qu'il recouvre, augmentant ainsi leur temps de circulation dans le sang. Afin d'établir une forte cohésion interfaciale entre l'oxyde de fer et le polymère, différentes voies de greffage ont été explorées et optimisées. Suivant la voie utilisée, nous avons été capables d'obtenir des nanocomposites hydrophobes à forte teneur en PCL, jusqu'à 0,8 g/g de maghémite et présentant une taille de 60 ou 200 nm après dispersion dans un solvant organique. Des nanocomposites hydrophiles d'une taille de 50 nm dans l'eau et stables sur toute la gamme de pH ont été obtenus après recouvrement de la surface de la maghémite par du POE, en une seule étape. Pour des applications biomédicales in vivo, les extrémités des chaînes POE possèdent des groupement hydroxyle qui permettent d'y fixer des ligands capables d'interagir avec les récepteurs des cellules. En dernier lieu, nous avons obtenu des composites à teneur très élevée en POE (jusqu'à 8 g/g de maQhémite), suivant un procédé de polymérisation en émulsion inverse.