Academic literature on the topic 'Polymères biocompatibles'

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
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

Au cours de cette étude nous avons cherché dans un premier temps à synthétiser par voie électrochimique des polymères biocompatibles permettant d'améliorer l'adhésion puis la prolifération de cellules neuronales. Ainsi, parallèlement au travail de synthèse électrochimique, nous avons cherché à cultiver des neurones olfactifs matures, tout d'abord sur des substrats classiques, puis sur ces polymères électrodéposés. Nous nous sommes également attaché à caractériser ces cellules neuronales puis à étudier leur structure et leur morphologie. L'ensemble de cette étude se veut original puisque si l'importance de la surface d'accrochage a déjà été démontrée, la solution la plus couramment utilisée pour optimiser cette fixation est l'ajout d'une matrice extracellulaire comme le collagène ou la laminine et non le développement de supports polymères déposés par voie électrochimique. Dans un second temps, l'objectif de ce travail, combinant électrochimie et neurosciences, a consisté à développer un biocapteur original capable de différencier les odeurs. En effet, nous désirons fabriquer un " bio-nez " en utilisant un microsystème sur lequel nous pouvons déposer un polymère et faire croître des cellules neuronales olfactives susceptibles de réagir à un stimulus olfactif par une réponse électrique et une réponse ionique
During this study, we have first synthesized biocompatible polymers using electrochemistry in order to improve the adhesion and proliferation of neuronal cells. Thus, we have optimized the culture of mature olfactory neurons first on standard substrates, then on the electrodeposited polymers. We have also characterized these cells and study their structure and morphology. This study is original since extracellular matrix, such as collagen or laminin, are the most common used substrates contrary to electrodeposited polymers which are rarely used as culture substrate. The second part of this work combining electrochemistry and neurosciences consists in the elaboration of a biosensors destinated to recognize difrferent odours. Indeed, we want to elaborate a 'bio-nose' using a microsystem on which the polymer and the neurons can be fixed. Then, the neurons can grow on this microsystem and react to an olfactory stimulus by emitting an electronic and an ionic signal charasteristic of a particular odour

Les nanohybrides cœur-écorce réalisés par encapsulation de particules magnétiques dans des polymères biocompatibles et/ou biodégradables, sont largement utilisés dans des applications médicales et pharmaceutiques en phase aqueuse. Généralement, dans une première étape, les particules magnétiques sont obtenues en milieu aqueux et dans un second temps, le greffage du polymère sur des nanoparticules se fait quant à lui en milieu organique. Ce travail porte sur l'étude d'une nouvelle approche de synthèse des nanohybrides cœur-écorce afin d’éviter les effets néfastes des techniques de synthèse habituelles comme la perte importante des particules lors du lavage, l’agrégation irréversible des particules et le danger des matériaux pulvérulents à l’issue du séchage. Cette approche novatrice a été appliquée à l’obtention des nanohybrides cœur-écorce, en milieu aqueux (compatible avec une application médicale sans devoir effectuer un échange de solvant), à base de nanoparticules de maghémite γ-Fe2O3 et d’un polymère biocompatible et hydrophile, le polyéthylène glycol méthyl éther (mPEG). Deux procédés de synthèse sous chauffage classique, en deux étapes et en une étape respectivement, sont mis au point. Leur amélioration par procédé ″une étape″ sous chauffage micro-onde à reflux est également étudiée. Dans tous les cas, le greffage de mPEG, préalablement fonctionnalisé par introduction des groupes éthoxy silane, sur la surface de la nanoparticule de maghémite par formation d’une liaison covalente Fe-O-Si est mis en évidence par différentes méthodes de caractérisation. Des particules greffées de 20 nm, isolées et non agrégées, sont obtenues. Les procédés en une étape sont plus rapides pour obtenir le même taux de greffage (environs 15% en masse). En particulier, le procédé sous chauffage micro-onde à reflux permet d’avoir un gain de temps de 82% par rapport au procédé en deux étapes. De plus, des études par spectroscopie Raman et FTIR révèlent que le traitement micro-onde tend à se traduire par une meilleure cristallinité des particules. Les conditions expérimentales mises au point sont ensuite reproduites pour étudier un nanohybride biodégradable par greffage d’un nouveau copolymère biodégradable : le polyéthylène glycol méthyl éther-co-polyglyoxylate d’éthyle (mPEG-co-PGEt) sur la nanoparticule de maghémite. Pour réaliser cela, le copolymère obtenu par polymérisation anionique est d’abord fonctionnalisé pour le rend plus stable lors de son utilisation. Un taux de greffage de 5% en masse est obtenu après 1h de réaction. Cette étude est la première portant sur la synthèse et l’utilisation du mPEG-co-PGEt fonctionnalisé en tant que nouveau matériau. La nouvelle approche développée durant cette thèse permet de simplifier les procédés classiques et d’améliorer la qualité des produits obtenus. Elle est applicable à d’autres types de nanohybride cœur-écorce
Magnetic nanohybrids based on inorganic cores encapsulated by a biocompatible and/or biodegradable polymeric corona have been widely used in medical and pharmaceutical applications in aqueous medium. Generally, the magnetic nanoparticles are firstly obtained in aqueous medium and the grafting of polymer on the nanoparticles is then realized in an organic solvent. This work focuses on exploring a new approach to synthesis of core-corona structured nanohybrids in order to avoid the negative effects of classical synthesis techniques such as the significant loss of particles during washing procedures, the irreversible aggregation of particles and the danger of nano-powder materials after drying. This innovative approach was applied to obtain core-corona structured nanohybrids, based on maghemite nanoparticles and a water soluble, biocompatible polymer, polyethylene glycol methyl ether (mPEG), in aqueous medium (compatible with medical applications without further solvent exchange). Two synthesis methods, two-steps and one-step respectively, under classical heating, are developed. Their improvement by one-step microwave-assisted refluxing is also studied. In all cases, the grafting of mPEG, previously functionalized by introduction of silane ethoxy groups, on the surface of maghemite nanoparticle by forming a Fe-O-Si covalent bond is evidenced by different characterization methods. Grafted and isolated maghemite particles of 20 nm are obtained. It is obvious that one-step procedures give the same mPEG grafting amount (15% (w/w)) by using less reaction time. In particular, the one-step microwave procedure allows a time saving of 82% than the two-steps procedure. Moreover, Raman and FTIR spectroscopies reveal that microwave treatment tends to result in better crystallized particles. The experimental conditions developed are then reproduced to study a biodegradable nanohybrid by grafting a new biodegradable copolymer: polyethylene glycol methyl ether-co-poly(ethyl glyoxylate) (mPEG-co-PGEt) on the maghemite nanoparticle. A grafting amount of about 5% (w/w) is obtained after one hour reaction. This is the first investigation on the synthesis and the utilization of functionalized mPEG-co-PGEt as a new material. The new approach developed during this thesis allows to simplify the classical procedures and improve the product quality. It is applicable to other types of core-corona structured nanohybrids

Les systèmes à libération prolongée de principe actif constituent un enjeu thérapeutique dans le domaine pharmaceutique et vétérinaire. Ces systèmes présentent différents avantages comme une réduction de la fréquence d’administration permettant une meilleure observance du traitement ainsi qu’un apport optimisé de la dose thérapeutique. Des systèmes à base de principe actif hydrophobe, de polymère et de composé hydrosoluble, ont été élaborés selon différents procédés et ont été caractérisés. Les relations structure/fonctionnalité des différents systèmes ont été mises en évidences grâce à différentes techniques comme la spectroscopie Raman. Les structures, les mécanismes et le temps de libération de l’actif diffèrent selon la nature du polymère, la formulation et la technique de mise en forme. Ce travail fournit des éléments de compréhension et des outils méthodologiques utiles pour le développement de nouvelles formes galéniques à base de polymères biocompatibles, modulables en termes de taille, de temps de libération et de cible thérapeutique
Controlled release systems are a therapeutic challenge in the pharmaceutical and veterinary. These systems give advantages such as reduced frequency of administration for better observance and an optimized intake of the therapeutic dose. Systems based on hydrophobic active ingredient, polymer and water soluble compound, have been developed by various methods and have been characterized. The structure / functionality have been put into evidence through various techniques such as Raman spectroscopy. The structures, mechanisms and the release time depending on the type of polymer, formulation and shaping technique. This work provides elements of understanding and useful methodological tools for the development of new formulations based on polymeric matrix system, flexible in terms of size, time of liberation and therapeutic target

Ce travail de thèse s'inscrit dans un domaine de recherche actuellement en pleine expansion, celui des nanomatériaux stimulables. Il vise à concevoir de nouveaux matériaux biocompatibles et biodégradables par modification chimique contrôlée de polysaccharides pour le traitement de patients diabétiques. Le diabète est un problème de santé publique majeur qui affecte environ 250 millions de personnes dans le monde actuellement contre 30 millions il y a 20 ans. Cette maladie se traduit par un taux de glucose anormalement élevé dans le sang dû à un manque d'insuline. Cette protéine est habituellement injectée de manière sous-cutanée, 2 à 4 fois par jour. Les hydrogels/nanogels visés dans ce travail doivent donc être capables de libérer l'insuline en fonction du taux de glucose dans le sang. Ce projet comporte plusieurs volets : (i) la synthèse contrôlée de polysaccharides porteurs de groupements permettant la réticulation des polymères ainsi que des molécules sensibles au glucose , (ii) la synthèse et la caractérisation d'hydrogels et nanogels (en utilisant des liposomes comme nanoréacteurs)
This PhD thesis belongs to the area of stimuli-responsive materials, which have attracted a growing interest since several years. Its aim is to design biocompatible and biodegradable stimuli-responsive nanogels obtained from chemically modified polysaccharides to treat diabetic patients. These systems may be used to release insulin in a self-regulated manner. This common disorder of blood glucose regulation due to a lack of insulin is a major public health problem affecting about 250 millions of people in the world today, as compared to 30 millions twenty years ago. Patients diagnosed with insulin-dependent diabetes must take insulin by injecting themselves with a needle at least twice a day. The nanogels targeted in this work are thus expected to release insulin as a function of blood glucose concentration.This project will thus consist in the controlled synthesis of polysaccharides bearing cross-linkable groups and a sugar sensor. These biopolymers will be then used to prepare hydrogels and nanogels (using liposomes as nanoreactors)

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

Le travail présenté dans cette thèse comporte deux parties distinctes mais qui toutes les deux portent sur les propriétés mécaniques de systèmes polymères, à savoir les films multicouches de polyélectrolytes et les élastomères cristaux liquides (ECL) secs et gonflés par un solvant nématique. Les expériences ont été effectuées à l’aide d’une technique originale de piézo-rhéologie réalisée au laboratoire, qui soumet les matériaux à des déformations de cisaillement ou de compression très faibles, dans une gamme de fréquence très large pouvant aller de 20 mHz jusqu’à 104 Hz. Les mesures ont toutes été faites dans le régime de réponse linéaire. La première partie de la thèse porte sur les propriétés mécaniques de films de polyélectrolytes appelés multicouches à croissance exponentielle. Elle présente les premières preuves expérimentales montrant que ces films ne sont ni des gels, ni des systèmes en couches comme on le pensait jusqu’à présent, mais des liquides constitués de complexes de polyélectrolytes en solution. Les films réticulés sont des gels mous (~104 Pa) dont la cinétique de formation est gouvernée par un seul mécanisme. La deuxième partie de la thèse porte sur les propriétés mécaniques des ECL nématiquesmonodomaines (ou uniaxes) à chaînes latérales à l’état sec puis à l’état gonflé par un cristal liquide nématique. Les résultats principaux se résument ainsi : a) le comportement mécanique peut simplement être décrit par le modèle de de Gennes et non pas par le concept de l’élasticité molle ou semi-molle, b) un gonflement progressif transforme l’élastomère supercritique en un gel présentant une transition du premier ordre puis en un gel supercritique lorsque le gonflement est total, c) la statistique des chaînes n’est pas gaussienne, d) le gel totalement gonflé est caractérisé par un « dip » qui apparaît dans la courbe donnant la variation thermique de la partie réelle du module de cisaillement. Ce « dip » est indépendant de la direction de cisaillement parallèle ou perpendiculaire au directeur, et aussi de la structure polydomaine ou monodomaine de l’élastomère. Cet état supercritique est confirmé par des mesures de RMN
The work presented in this thesis has two distinct parts relating to the mechanical properties of polymer systems, namely polyelectrolytes multilayer (PEM) films and liquid crystal elastomers (LCE) in the dry state and in the swollen state, with a low molecular weight liquid crystal (LMWLC) as solvent. The experiments were carried out using an original piezorheology device developed in our laboratory, which imposes very low shear and compression strains to materials, in a wide frequency range (20 mHz – 104 Hz). All measurements were done in the linear response regime. The first part focuses on the mechanical properties of polyelectrolyte films called multilayers with exponential growth. It presents the first experimental evidence showing that these films are neither gels nor layered systems as was thought until now, but liquids consisting of polyelectrolyte complexes in solution. The cross-linked films are soft gels (~ 104 Pa) whose formation kinetic is governed by a single mechanism. In the second part, we investigate the mechanical properties of nematic monodomain (or uniaxial) side chain LCE, when they are dry, and then swollen with a LMWLC. The main results can be summarized as follows: a) the mechanical behavior can be simply described by the de Gennes model and not by the concept of soft or semi-soft elasticity, b) a progressive swelling transforms the supercritical elastomer into a gel exhibiting a first-order nematic to paranematic transition, and then into a supercritical gel when the swelling is total, c) chains are not Gaussian, d) the fully swollen gel is characterized by a “dip” in the curve giving the thermal variation of the real part of the shear modulus. This dip does not depend neither on the shear direction, perpendicular or parallel to the director, nor on the polydomain or monodomain structure of the elastomer. The supercritical state is confirmed by NMR measurements

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux émulsions stabilisées par une famille de copolymères diblocs biocompatibles polydiméthylsiloxane-b-poly(méthacrylate de diméthylaminoéthyle) (PDMS-b-PDMAEMA). Le bloc PDMAEMA, porteur de fonctions amines, est sensible au pH et à la force ionique. En faisant varier ces deux paramètres, des émulsions directes, inverses et multiples E/H/E ont pu être obtenues en une seule étape d’émulsification, par cisaillement d’une phase aqueuse et d’une phase huile biocompatible (Miglyol® 812 ou myristate d’isopropyle). Pour un copolymère présentant des longueurs de blocs hydrophile et hydrophobe similaires, le PDMS60-b-PDMAEMA50, des émulsions multiples stables sur plus de deux ans sont obtenues avec les deux huiles, pour des pH proches du pKa du PDMAEMA et dans une vaste gamme de sel ajouté. Il a en outre été établi sur des cellules intestinales humaines que les émulsions formées à partir de ces copolymères ne présentent pas de cytotoxicité et peuvent être utilisées pour développer des applications pour l’homme.La diminution du pH de la phase aqueuse conduit à la déstabilisation des émulsions doubles en émulsions directes, permettant d’obtenir la libération contrôlée des espèces encapsulées dans les gouttelettes d’eau internes. Des essais d’encapsulation ont été réalisés avec une molécule modèle, le saccharose, et un antioxydant naturellement présent dans le thé vert, la catéchine, molécule fragile facilement dégradée. Ces molécules peuvent être libérées à loisir par diminution du pH et déstabilisation de l’émulsion multiple, la formation de liaisons hydrogènes entre les molécules encapsulées et le copolymère limitant cependant le relargage. Il a également été démontré que les émulsions ont un effet protecteur sur la catéchine lors du stockage et permettent d’exalter son pouvoir antioxydant.Enfin, nous avons étudié la formation d’émulsions stabilisées par le PDMS-b-PDMAEMA par voie microfluidique. Une méthode originale a été développée pour permettre de former de façon simple des émulsions doubles sur des puces en PDMS. Des émulsions E/H/E ont été obtenues dans des conditions de pH et de force ionique bien précises, et la catéchine a pu également être encapsulée au cœur des gouttelettes internes par cette méthode
In this work, we studied different kinds of emulsions stabilized by biocompatible diblock copolymers polydimethylsiloxane-b-poly(dimethylaminoethyle methacrylate) (PDMS-b-PDMAEMA). PDMAEMA is sensitive to pH and ionic strength thanks to the amine groups carried by the chain. Varying the latter parameters, we obtained direct, inverse and W/O/W double emulsions in only one emulsification step, by shearing an aqueous phase and a biocompatible oil (Miglyol® 812 or isopropyle myristate). For a copolymer having hydrophilic and hydrophobic blocks of similar lengths, PDMS60-b-PDMAEMA50, very stable multiple emulsions (more than two years) were obtained, for pH close to pKa of PDMAMEA and in a large range of salt concentrations. Cytotoxicity measurements were performed on intestinal human cells, proving the possibility of using the emulsions stabilized with these copolymers to develop applications for health care.pH lowering allows to turn direct emulsions to multiple ones, leading to the controlled release of encapsulated species in the inner water drops. Encapsulation tests have been carried out with a model molecule, sucrose, and with an antioxidant extracted from green tea, catechin. Both molecules could be released from our emulsions by reducing the pH, despite the formation of hydrogen bonds between the encapsulated compounds and the copolymer which prevented complete deliverance. We demonstrated the ability of our multiple emulsions to protect the fragile catechin molecule during storage and preserve its antioxidant capacity.Additionally, we achieved the formation of PDMS-b-PDMAEMA stabilized emulsions by microfluidics. An innovative method was developed to allow the formation of double emulsions on PDMS microchips in an easy way. W/O/W emulsions were obtained for precise pH and salt concentrations, and catechin could also be successfully encapsulated in the internal water droplets by this method

Les nanogels hybrides constitués de polymères thermosensibles et de nanoparticules inorganiques stimulables telles que des nanoparticules magnétiques (NPMs) ou des nanobatônnets d’or (AuNRs) sont extrêmement intéressants pour des applications biomédicales. Leur matrice en polymère permet d’encapsuler et de libérer de grandes quantités de molécules actives, alors que les nanoparticules peuvent générer de la chaleur lorsqu’elles sont exposées à un champ magnétique alternatif (AMF) pour les NPMs, et à une irradiation proche infrarouge (NIR-L) pour les AuNRs. Ce manuscrit de thèse porte sur la synthèse et la caractérisation de nanogels biocompatibles, pH- et thermosensibles, à base de monomères en oligo (éthylène glycol) méthyl éther méthacrylate (OEGMAs), d’acide méthacrylique (MAA) et encapsulant des NPMs et/ou des AuNRs pour déclencher de manière contrôlée, par hyperthermie magnétique ou par photothermie, la libération d’une molécule anticancéreuse, la doxorubicine (DOX). Des nanogels hybrides magnétiques, plasmoniques et magnéto-plasmoniques ont été synthétisés. Ces nanogels ont un diamètre hydrodynamique entre 200 et 500 nm et une température de transition de phase volumique comprise entre 30 et 54 °C. Le comportement de gonflement-dégonflement des nanogels peut être induit par plusieurs stimuli (température, pH, AMF, NIR-L). Ces résultats démontrent que les MagNanoGels sont d’excellents nanovecteurs pour accroître l’internalisation cellulaire en augmentant la cytotoxicité de la DOX et qu’il est possible de déclencher à distance la libération intracellulaire de DOX sous AMF dans des conditions athermiques. Par ailleurs, les PlasMagNanoGels peuvent générer efficacement de la chaleur par photothermie pour une thermothérapie. En outre, les propriétés intrinsèques des NPMs, pour le ciblage magnétique et en tant qu’agents de contraste pour l’imagerie par résonance magnétique (MRI), font de ces nanogels des candidats idéaux pour une nouvelle approche thérapeutique (diagnostique et traitement) contre le cancer
Hybrid nanogels, composed of thermoresponsive polymers and inorganic responsive nanoparticles, such as magnetic nanoparticles (NPMs) and gold nanorods (AuNRs) are highly interesting for biomedical applications. Their polymeric matrix makes them able to uptake and release high quantities of drugs, whereas nanoparticles can generate heat when exposed to an alternating magnetic field (AMF) for NPMs, and to a near-infrared light for AuNRs. This thesis manuscript focuses on the synthesis and the characterization of biocompatible, pH- and thermoresponsive nanogels, based on oligo(ethylene glycol) monomers (OEGMAs), methacrylic acid (MAA) and encapsulating NPMs and/or AuNR for remotely triggered doxorubicin (DOX, anticancer drug) release, by magnetic hyperthermia or phothothermia. Hybrid magnetic, plasmonic and magneto-plasmonic nanogels were synthesized. Theses nanogels have a hydrodynamic diameter between 200 and 500 nm and a volume phase transition temperature (VPTT) from 30 to 54°C. The nanogels’ swelling-deswelling behavior can be induced by several stimuli (temperature, pH, AMF, NIR-L). These results demonstrate that MagNanoGels are excellent nanocarriers for enhancing cellular internalization enhancing DOX cytotoxicity and that DOX release was significantly enhanced upon exposure to AMF in athermic conditions. In addition, PlasMagNanoGels can efficiently generate heat by photothermy for thermotherapy. Therefore, the intrinsic properties of NPMs for magnetic targeting and as contrast agents for Magnetic Resonance Imaging (MRI), make these nanogels ideal candidates for a new therapeutic approach (diagnosis and treatment) against cancer

Ce travail porte sur l'étude expérimentale et numérique de l'interaction entre un stent biodégradable et la paroi artérielle. Deux types de stents ont été explorés, un stent en acier inoxydable et un en polymère biodégradable le PLLA-PTT (copolymère de poly-L-acide lactique et de polytrimethylène terephtalate). En utilisant des simulations numériques 3D simplifiées, utilisant la notion de pression équivalente, nous montrons que le stent biodégradable est capable d'assurer une dilatation post-angioplastique de 7% de la lumière vasculaire initiale. Dans une partie expérimentale, nous montrons que les propriétés mécaniques stent biodégradable (en PLLA) à l'ouverture sont comparables à celle du stent en acier. Une des parties les plus conséquentes de ce travail concerne l'incidence hémodynamique de la présence d'un stent et son effet sur la propagation de puises de pression, la présence de l'implant étant modélisée par une rigidification locale de la paroi ou par une protrusion à l'intérieur de la lumière vasculaire. L'incidence sur la distribution spatio-temporelle des contraintes de cisaillement visqueuses au niveau de la paroi y est examinée en détail et il est montré que la présence du stent perturbe de manière significative les contraintes au voisinage de la zone stentée, l'effet s'étendant à quelques centimètres en amont et en aval de cette zone. L'analyse détaillée des perturbations des contraintes visqueuses pariétales, facteur déterminant du phénomène de remodelage tissulaire, s'avère déterminant pour prévoir les risques majeurs de resténose
We have addressed the interaction between a biodegradable coronary stent and the arterial wall using experimental methods and a 3D numerical simplified model based on an equivalent pressure hypothesis. Two types of stents are investigated numerically: a PLLA-PTT stent (poly-L-lactic acid and polytrimethylene terephtalate copolymer) and a stainless steel stent. Three dimensional finite element simulations of the opening mechanics permitted to establish that a post-angioplastic dilatation of 7% is possible by using biodegradable stents. On the other hand, we show experimentally that the radial strength of biodegradable stents in PLLA is comparable to that of stainless steel stents. An important part of this work is devoted to the characterization of hemodynamical incidence of the stent and the pressure pulse reflection when a two dimensional axisymmetric geometrical configuration of the stent-artery System is considered. The stent is either represented as a local hardening of the arterial wall or as a geometrical protrusion in the arterial lumen. The impact on the spatial and temporal distribution of the shear rate at the wall is examined in detail and it is shown that the presence of the stent significantly disturbs the constraints near the site of stenting. This effect is extended a few centimeters upstream and downstream of the stented area. The detailed analysis of perturbations of the parietal viscous stress is a critical factor predicting the major risks of restenosis