Synthèse de polymères conducteurs organiques pour lutter contre les infections bactériennes

Synthesis of organic conductive polymers to struggle bacterial infections

• Auteur / Autrice : Sanjana Auditto
• Direction : Jean-Manuel Raimundo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Chimiques
• Date : Soutenance le 03/05/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences chimiques (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINAM)
• Jury : Président / Présidente : Françoise Serein-Spirau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Michel Bolla
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hugues Brisset, Emmanuelle Dé
• DOI : 10.70675/cba2c11fz0ad0z4caaz903ez71d502755c59

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antibactériens

Autoassemblage

Chimie des surfaces

Conducteurs organiques

Maladies bactériennes

Mots clés libres

Antibactérien

Antibiofilm

Auto-Assemblage

Polymères conducteurs

Effet bioélectrique

Chimie de surface

Fonctionnalisation de surface

Antibacterial

Antibiofilm

Self-Assembled monolayers

Conductive polymers

Bioelectric effect

Surface chemistry

Surface functionalization

Résumé

Les biofilms sont à l'origine de nombreux problèmes industriels, sanitaires et domestiques conduisant à d’intenses activités de recherche pour concevoir des solutions pour lutter contre leur formation et développement. Deux voies sont classiquement utilisées pour résoudre ces problèmes, soit l’utilisation de polymères anti-salissures soit des surfaces antibactériennes agissant par effet de contact ou par libération continue de biocides. Par ailleurs, des surfaces sensibles à divers stimuli (microenvironnement, lumière, ondes acoustiques etc.) ont été développées pour libérer de manière contrôlée les agents biocides. De plus, l’action d’un potentiel électrique (effet bioélectrique) a suscité un intérêt pour perturber les biofilms, mais reste sous-exploité. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail avec le développement de surfaces électrostimulables biocompatibles à partir soit de (i) monocouches auto-assemblées (SAMs) déposées sur électrodes de titane ou d’or, (ii) polymères conducteurs (PCs) fonctionnalisés, pour empêcher l'adhésion/tuer les bactéries. Les SAMs à base de phosphoniums ont démontrées d’intéressantes propriétés antibactériennes, sans libération d’agent biocide, contre des souches Gram positive et négative (S. aureus, K. pneumoniae). D’autres part des films minces d’homo- et copolymères de PCs, à base de pyrrole fonctionnalisés par des phosphoniums, ont été obtenus par électropolymérisation et analysés en modifiant et en appliquant un ensemble de paramètres et testés comme antibactérien. Enfin, des phosphoniums hydrophiles ont été synthétisés et des études préliminaires ont mis en évidence leur intérêt potentiel comme vecteurs de médicaments.

Bacterial biofilms are in the background of many industrial, health and domestic adverse effects with economic losses leading to intensive research to design solutions to combat their formation and development. Two routes are commonly used to solve these issues, one aiming at preventing the adhesion of bacteria and the other at inhibiting and killing adhered microorganisms. Recent work has been done in that direction with the use of polymer-based antifouling or antibacterial surfaces acting either by contact effect or continuous release of bacterial substances. Besides, responsive surfaces to various stimuli (microenvironment, light, acoustic waves, etc.) have been developed to release biocides in a controlled way. In addition, the use of an electrical potential (bioelectric effect) has aroused interest to disrupt biofilms but remains underexploited. The present work focuses on the development of biocompatible electrostimulable surfaces based on either (i) self-assembled monolayers (SAMs) deposited on titanium or gold electrodes, or (ii) functionalized conductive polymers (CPs), to prevent adhesion and/or kill bacteria. Phosphonium-based SAMs have demonstrated interesting antibacterial properties, without release of biocidal agent, against Gram positive and negative strains (S. aureus, K. pneumoniae). In addition, thin films of homo- and copolymers of phosphonium-based pyrrole CPs were obtained by electropolymerization, and analyzed by modifying and applying a set of parameters and tested as antibacterial coatings. Lastly, hydrophilic phosphoniums have been synthesized and preliminary studies have highlighted their potential use as nanocarriers for drug delivery.