Interactions of cells with oxide thin films

par Mariya Khokhlova

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Karim Boumediene et de Wilfrid Prellier.

Le président du jury était Angelina Cristina Malheiros Luzo.

Le jury était composé de Karim Boumediene, Wilfrid Prellier, Nathalie Viart.

Les rapporteurs étaient Angelina Cristina Malheiros Luzo, Nathalie Viart.

  • Titre traduit

    Interactions de cellules avec des films minces d'oxydes


  • Résumé

    Dans le présent travail, nous montrons comment des couches minces d'oxydes peuvent être utilisées comme surfaces bioactives, un domaine de recherche encore peu exploré. À cet effet, des couches minces de TiO2, Al2O3, VOx et quelques autres oxydes ont été déposés sur des substrats de verre par la technique d'ablation laser pulsé (PLD), et l'adhésion, la prolifération et la différenciation de cellules souches mésenchymateuses humaines dérivées de moelle osseuse ont été évaluées. Le comportement des cellules a été analysé par rapport aux principaux paramètres de surface tels que la chimie, la mouillabilité, la morphologie et l'épaisseur des films. Nos résultats indiquent que les couches minces de TiO2 et Al2O3 peuvent non seulement favoriser l'adhésion et la croissance des cellules souches mésenchymateuses, mais peuvent également être utilisées pour influencer la différenciation ostéogénique et chondrogénique. En outre, l'effet de films minces d'oxydes sur l'adhésion et la croissance de lignées de cellules cancéreuses a été examiné. Nous avons montré que la culture de ces lignées cellulaires sur des films minces affecte leur croissance et, par conséquent, pourrait être une méthode utile pour effectuer des tests de dépistage des drogues.Cette étude fournira une meilleure compréhension de la corrélation entre la chimie de surface et la réponse cellulaire, qui a un role important dans le domaine de la fabrication de biomatériaux.


  • Résumé

    In the present work we demonstrate how oxide thin films can be used as bioactive surfaces, a field of research which is still underexplored. For this purpose, thin films of TiO2, Al2O3, VOx and some others were deposited on glass substrates using the Pulsed Laser Deposition (PLD) technique, and adhesion, proliferation and differentiation of human bone marrow-derived mesenchymal stem cells were evaluated. Cell behavior was analyzed with respect to the various key surface parameters such as chemistry, wettability, morphology and the thickness of films.Our results indicate that thin films of TiO2 and Al2O3 can not only support mesenchymal stem cells adhesion and growth, but also can be used to influence osteogenic and chondrogenic differentiation path. Additionally, effect of oxide thin films on adhesion and growth of cancer cell lines was studied. We showed that culturing these cell lines on thin films affects their growth and, therefore, could be a valuable method to perform screening tests with drugs.This work will provide a better understanding of correlation between surface chemistry and cellular response, which has a high significance in the field of biomaterials fabrication.


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