Nanomatériaux 2D multifonctionnels pour des applications antibactériennes et anticancéreuses

Multifunctional 2D nanomaterials for antibacterial and anticancer applications

• Auteur / Autrice : Zhengfeng Gao
• Direction : Alberto Bianco
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 15/10/2024
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Immunologie, immunopathologie et chimie thérapeutique (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Bégin-Colin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Edmond Gravel, Mohsen Adeli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies bactériennes

Peptides antimicrobiens

Oxyde de graphène

Mots clés libres

Oxyde de graphène

Peptides antimicrobiens

Infection bactérienne

Composés d’ammonium quaternaire

Δ-FeOOH

Réaction de type Fenton

Graphene oxide

Antimicrobial peptides

Bacterial infection

Quaternary ammonium compounds

Δ-FeOOH

Fenton-like reaction

Résumé

L’oxyde de graphène (GO) et le δ-FeOOH, réputés pour leur biocompatibilité, leurs grandes surfaces spécifiques et leur facilité de fonctionnalisation, présentent un potentiel prometteur pour des applications biomédicales, notamment dans la lutte contre les infections bactériennes et le traitement du cancer.Cette thèse a exploré la synthèse, la fonctionnalisation et les applications de ces matériaux bidimensionnels (2D). Le premier projet a consisté à fonctionnaliser le GO avec des peptides antimicrobiens (AMPs) en utilisant la chimie Click pour améliorer son activité antibactérienne, une stratégie utilisant des polymères ramifiés s’étant avérée particulièrement efficace pour améliorer l’activité antibactérienne. Le deuxième projet a tenté d'accroître l’efficacité antibactérienne du GO en liant à sa structure des composés d'ammonium quaternaire (QACs). Cependant, cette approche n’a pas réussi à surpasser l’efficacité des composants individuels. Le troisième projet a exploré l’utilisation du δ-FeOOH et de ses dérivés dans des réactions de type Fenton pour des thérapies potentielles contre le cancer. Globalement, la recherche menée dans cette Thèse souligne la nécessité d'optimiser les stratégies de fonctionnalisation afin d'équilibrer la biocompatibilité et l’efficacité, tout en explorant les capacités des nouveaux matériaux ferreux 2D dans les applications biomédicales.

Graphene oxide (GO) and δ-FeOOH, notable for their biocompatibility, high surface area, and ease of functionalization, show promising potential for biomedical applications, specifically in combating bacterial infections and treating cancer.This thesis explored the synthesis, functionalization, and applications of these two-dimensional (2D) materials. The first project concerned functionalizing GO with antimicrobial peptides (AMPs) using the Click chemistry to enhance its antibacterial activity, with one strategy using branched polymers proving to be particularly effective in enhancing the antibacterial efficacy. The second project attempted to improve the antibacterial effectiveness of GO by attaching to its structure quaternary ammonium compounds (QACs). However, this approach failed to exceed the efficacy of the single individual components. The third project explored the use of δ-FeOOH and its derivatives in Fentonlike reactions for potential cancer therapies. Overall, the research explored in this Thesis emphasizes the need to optimize the functionalization strategies to balance the biocompatibility and the efficiency, while also exploring the capabilities of novel iron-based 2D materials in biomedical application.