Films bioactifs à base de polymères dégradables pour la modulation de la réponse cellulaire
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Recent biomaterials research tends to render materials biologically active. This activity is obtained most of the time by changing surface proprieties. The layer-by-layer buildup of polyelectrolytes multilayer films from oppositely charged polyelectrolytes offers new opportunities to create drug delivery systems. The ability to adsorb various molecules such as paclitaxel (Tx), diclofenac, or BMP-2 ((bone morphogenic protein-2) combined to TGF-β1 (transforming growth factor-β1) is then demonstrated. In a first part of this thesis, we constituted controlled drug delivery systems. From a same basis made of a polyelectrolyte multilayer film with an exponential mass and thickness growing, 4 types of structures are built: 1) the film is cross-linked and functionalized with diclofenac or Tx. The cross-link enhances cell viability and integrated molecules diffuse in the supernatant in nearly 50H. 2) the film is coated with another non degradable polyelectrolytes multilayer film with linear growing behavior. This multilayer acts as a barrier which capacity depends on the number of layers deposited. Cellular access to Tx in the exponential film underneath is then modulated. 3) a PLGA (poly (d,-lactic-co-glycolic acid) barrier caps the reservoir film to prevent cell access. Cell response to dipped Tx in the reservoir is modulated with the barrier composition modification. Various PLGA blends of low and high molecular weight create a time schedule response in the meantime 1 to 7 days. 4) the film is made of mixed polyelectrolytes’ enantiomers, d species being non biodegradable contrary to species. Circular dichroism studies are performed to put a glance on and d exchange after the film build-up. A second part targets tissue engineering. Embryonic stem cells are driven to cartilage and bone differentiation by seeding on a BMP-2 and TGF-β1 containing film. A synergetic effect is then revealed.
Abstract FR:
Le développement actuel des biomatériaux s'oriente vers la réalisation de matériaux bioactifs le plus souvent en modifiant ses propriétés en surface. Les films multicouches de polyélectrolytes représentent ici un moyen pour constituer des réserves de molécules actives. Ainsi il est possible d’y adsorber du paclitaxel (Tx), du diclofénac, ou de la BMP-2 (bone morphogenic protein-2) combinée au TGF-β1 (transforming growth factor-β1). La première partie de cette thèse a consisté à étudier 4 stratégies pour contrôler l’accès aux molécules à partir d’un réservoir formé d’un film multicouche de polyélectrolytes à croissance exponentielle : 1) Le film est réticulé puis fonctionnalisé avec du diclofénac ou du Tx. La réticulation augmente la viabilité cellulaire et les molécules intégrées diffusent dans le surnageant en 50 heures environ. 2) Le film est recouvert d’un autre film multicouche à croissance linéaire non dégradable. Une "barrière" est ainsi formée dont l’efficacité dépend du nombre de paires de couches déposé. L’accès des cellules au Tx contenu dans le réservoir est alors modulé. 3) Le film est recouvert par une couche barrière constituée du polyester poly(acide glycolique-co-lactique), PLGA. La réponse cellulaire au Tx enfoui dans le réservoir est modulée par modification de la composition des barrières. L'utilisation de mélanges variables de PLGA à bas et haut poids moléculaires permet d’obtenir des films à dégradation variable et un intervalle de temps de réponse cellulaire variant de 1 et 7 jours. 4) Le film est composé d’un mélange d’énantiomères de polyélectrolytes et d, la forme d n’étant pas biodégradable par rapport à . Une étude par dichroïsme circulaire a été menée pour tester un éventuel échange entre et d dans le film. Dans une deuxième partie, des cellules souches embryonnaires sont amenées au stade de chondrocytes puis d’ostéoblastes en les cultivant sur un film réservoir avec de la BMP-2 et du TGF-β1. Un effet synergétique est mis en évidence.