Matériaux à base de benzoxaboroles : de la formulation dans des matrices biocompatibles aux études cellulaires

par Saad Sene

Thèse de doctorat en Chimie et physicochimie des matériaux

Sous la direction de Hubert Mutin et de Sylvie Bégu Soulié.

Soutenue le 13-10-2014

à Montpellier 2 , dans le cadre de Sciences Chimiques (Montpellier ; École Doctorale ; ...-2014) , en partenariat avec Institut Charles Gerhardt (Montpellier) (laboratoire) .


  • Résumé

    Les benzoxaboroles sont des dérivés cycliques d'acides boroniques, récemment développés en médecine comme agents thérapeutiques. Dans cette thèse, une étude fondamentale de la formulation des benzoxaboroles dans des matériaux a été effectuée, utilisant le benzoxaborole le plus simple ainsi qu'un dérivé fluoré, l'AN2690 (antifongique approuvé par la FDA). L'étude a commencé par la détermination des données spectroscopiques de ces molécules à l'état solide, sous leur forme acide (à partir des molécules cristallisées), et basique (utilisant des matériaux modèles à base de benzoxaborolates) ; une variété de paramètres RMN a ainsi été établie pour chaque forme de la molécule. Par la suite, une première formulation a été développée par association de benzoxaborolates à un matériau inorganique de type « hydroxyde double lamellaire » (HDL Mg/Al-NO3). Un taux de charge à ~30 % massique en benzoxaboroles a pu être atteint, et des cinétiques de libérations rapides ont été observées. Cependant, une sensibilité des molécules au caractère basique de la matrice a été mise en évidence, et la structure de ces matériaux s'est avérée complexe, évoluant d'un mode d'intercalation normale à une structure de type « staging », en fonction du taux d'hydratation de l'espace interlamellaire. Dans une deuxième formulation, nous avons incorporé les benzoxaboroles, à divers taux de charge (jusqu'à 25% en masse), dans un polymère biorésorbable, l'acide poly-L-lactique (PLLA), avec une mise en forme en films et fibres, ces dernières étant formées par électrospinning. Dans ce cas, plusieurs vitesses de libération ont été obtenues, en modulant la composition et les conditions de préparation des matériaux, et les tests cellulaires réalisés (migration de cellules cancéreuses et tests antifongiques) sont en bonne corrélation avec ces cinétiques. Cette étude, dans son ensemble, permet d'élargir la gamme de formulations envisageables pour les benzoxaboroles, mais souligne aussi les enjeux associés à leur formulation dans des matériaux, du fait de la réactivité intrinsèque de la fonction benzoxaborole

  • Titre traduit

    Benzoxaborole-based materials : from the formulation in biocompatible matrices to cellular assays


  • Résumé

    Benzoxaboroles are cyclic derivatives of boronic acids, which have recently been developed as therapeutic agents. In this thesis, a fundamental study was carried out on the formulation of benzoxaboroles in materials, using the simplest benzoxaborole molecule and its fluorinated derivative, AN2690 (an antifungal agent approved by the FDA). The spectroscopic signatures of these molecules were first determined in the solid state, by looking at their acid form (using the crystallized molecules) and their basic form (using model materials based on benzoxaborolates), and this led to the establishment of the NMR parameters of each form of the molecules. A first formulation was then performed by association of benzoxaborolates with an inorganic material, a “layered double hydroxide” (Mg/Al-NO3 LDH). A loading capacity of ~ 30 wt% could be reached for this system and fast release kinetics were observed. However, the molecules were found to be sensitive to the basic character of the matrix. The resulting structure of these materials was also complex, due to the evolution from a normal mode of intercalation to a “staging” structure by dehydration of the interlamellar space. In a second formulation, the benzoxaboroles were incorporated at different loadings (up to 25 wt %), in a bioresorbable polymer, poly L lactic acid (PLLA), and shaped under the form of films and also fibers (which were obtained by electrospinning). Different release rates were achieved by varying the composition or the preparation conditions of the materials. Cellular assays investigating the migration of cancer cells and the inhibition of fungi showed a good correlation between these release rates and the cellular responses. Overall, this study allowed not only to increase the span of possible formulations of the benzoxaboroles, but also to highlight the issues related to their formulation in materials, due to the inherent reactivity of the benzaxoborole function.

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