Application de MOFs dans l’adsorption et libération de molécules d’intérêt biologique

Application of MOFs in adsorption and release of biologically active molecules

• Auteur / Autrice : Denise Paula Da Cunha
• Direction : Christian Serre, Patricia Horcajada
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Versailles-St Quentin en Yvelines

Mots clés

Mots clés contrôlés

Caféine

Solides -- Mécanismes de renforcement

Matériaux poreux

Chimie inorganique

Synthèse organique

Résumé

La dernière classe de matériaux poreux, les solides hybrides inorganiques-organiques cristallisés aussi communément appelés Metal-Organic Frameworks (MOFs) présente de nombreux avantages pour des applications biomedicales, tels que grandes tailles de pores, biodégradabilité et propriétés d’imagerie médicale. Cependant, on a proposé d’évaluer la citotoxicité des MOFs avec différent composition et structure chez deux différent lignes cellulaire. Nous avons observé que les MOFs présent nul ou très faible citotoxicité et que cela dépend de la ligne cellulaire, du métal et de la taille de particule. Concernant MOFs comment systèmes de libération contrôle de médicaments, nous avons entrepris une étude systématique de l'encapsulation et la libération de molécules modèles telles que la caféine (cosmetique), à partir d’une série de MOFs peu toxiques, possédant des compositions et topologies différentes. Les résultats montrent que l’encapsulation et la cinétique de libération de caféine peuvent être modulées en jouant avec la composition et la structure des MOFs. La dernière approche de ce travail a consisté en la mise en forme de patchs constitués de mélanges hybrides organiques-inorganiques avec le MIL-100 chargé avec la caféine et les polymères biocompatibles pour administration transdermique de médicament. Les études de libération in vitro ont montré que les patchs hybrides sont plus efficaces pour ralentir la libération de la caféine. Les études ex vitro réalisées en chambre d’Ussing ont démontré une plus grande absorption de la caféine sur la peau dans le patch Gel-CAF et légèrement similaire dans le cas de MIL-100-CAF-Gel en comparaison avec la crème commerciale caféine.

The last class of porous materials, organic-inorganic hybrid solids crystalline also commonly called Metal-Organic Frameworks (MOFs) has many advantages for biomedical applications, such as large pore sizes, biodegradability and properties of medical imaging. However, it was proposed to evaluate the cytotoxicity of MOFs with different composition and structure in two different cell lines. We found that MOFs present no or very low cytotoxicity and that depends on the cell line, metal and particle size. Regarding MOFs as controlled drugs release systems, we perfomed a systematic study of the encapsulation and release of model compounds such as caffeine (cosmetics), from a series of MOFs with low toxicity, compositions and topologies different. Results showed that encapsulation and kinetics release of caffeine can be modulated by changing the composition and structure of MOFs. The last approach of this work consisted in forming patches consisting of organic-inorganic hybrid mixtures with the MIL-100 loaded with caffeine and biocompatible polymers for transdermal drug delivery. In vitro release studies showed that the hybrid patches are more effective for slow release caffeine. Studies ex vitro carried out in Ussing chamber showed a greater absorption of caffeine on the skin patch and Gel-CAF somewhat similar in the case of MIL-100-CAF-Gel compared with commercial cream caffeine.