Nanoparticules lipidiques multicompartimentées de morphologie Janus : influence des matériaux amphiphiles utilisés sur leurs mécanismes de formation et leurs propriétés d'intérêts

Multicompartmental lipid-based Janus nanoparticles : influence of different amphiphilic starting materials on their formation mechanisms and their suitability as drug delivery vehicles

• Auteur / Autrice : Yaowei Lu
• Direction : Vincent Faivre, François-Xavier Legrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacotechnie et biopharmacie
• Date : Soutenance le 07/03/2025
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Galien Paris-Saclay (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 1998-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté de pharmacie (Orsay, Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Hervé Hillaireau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Nardello-Rataj, Anne Pouëssel, Sébastien Tilloy, Kevin Roger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Nardello-Rataj, Anne Pouëssel
• DOI : 10.70675/91d67547zda27z49e1z99d4z89fbd83cebb8

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanoparticules lipidiques

Cryomicroscopie

Surfactants

Cyclodextrines

Composés amphiphiles

Mots clés libres

Nanoparticules lipidiques

Nanoparticules multicompartimentées

Cryo-Microscopie électronique à transmission

Tensioactifs à base de PEG

Cyclodextrines amphiphiles

Lipid nanoparticles

Multicompartmental nanoparticles

Cryo-Transmission electron microscopy

PEG-Based surfactants

Amphiphilic cyclodextrins

Résumé

Les nanoparticules Janus (JNP) asymétriques innovantes à base de lipides développées à l'Institut Galien peuvent servir de nouveaux vecteurs de délivrance de médicaments ou de transporteur d'agents diagnostiques dans le domaine des nanotechnologies. Pour obtenir ce type de particules anisotropes, différentes matières premières (phospholipides et tensioactifs à base de PEG courts ou dérivés amphiphiles de cyclodextrines) et méthodes de préparation (homogénéisation haute pression à chaud ou nanoprécipitation) ont été comparées. Ensuite, nous avons essayé d'optimiser ces JNP, en termes à la fois de connaissance sur l'influence des phospholipides et de la composition de la phase aqueuse. La relation entre la morphologie des JNP et la nature des phospholipides a été établie notamment en considérant le paramètre d'empilement de ces derniers. Des informations complémentaires ont pu être obtenues par l'étude de l'interaction entre les phospholipides et les tensioactifs à PEG courts constitutifs des JNP.L'encapsulation de deux substances actives modèles, ayant des solubilités opposées, a ensuite été évaluée et comparée à d'autres nanodispersions lipidiques comme les liposomes. La libération de ces molécules modèles a également été suivie et modélisée. Enfin, le dernier objectif a été d'explorer la toxicité aiguë des JNP sur des larves de poissons zèbre. Notamment, les images de microscopie à fluorescence ont montré que la biodistribution des nanoparticules est très cohérente avec la nanotoxicité et les malformations identifiées chez les larves.Ce projet confirme que les assemblages supramoléculaires asymétriques sont des candidats prometteurs pour la co-encapsulation d'ingrédients pharmaceutiques actifs hydrophiles et hydrophobes.

The innovative asymmetric lipid-based Janus nanoparticles (JNPs) developed by the Galien Institute can function as novel drug delivery vehicles or diagnostic agent carriers in the field of nanotechnology. To obtain this type of anisotropic particles, different raw materials (phospholipids and short-PEG-based surfactants or amphiphilic cyclodextrin derivatives) and preparation methods (hot high-pressure homogenization or nanoprecipitation) were compared. After that, we tried to optimize these JNPs in terms of knowledge of phospholipid effects and aqueous phase composition. Especially, the relationship between JNP morphology and phospholipid properties was established by considering the packing parameter of phospholipids. By investigating the interaction between phospholipids and short-PEG-based surfactants that constitute JNP, more information can be obtained.We are interested in the ability of classical Janus NPs to co-encapsulate the model drug pairs, and the dual phase release kinetics are quantified and adjusted by mathematic equations. Finally, we aim to explore the acute toxicity and morphological changes upon exposure to classical Janus NPs on the zebrafish larvae. Moreover, the fluorescence microscopy images showed that the biodistribution of nanoparticles is pretty consistent with the nanotoxicity and malformations determined in the larvae. This project verified that the multicompartmental supramolecular organizations are promising candidates for the co-encapsulation of the hydrophilic and hydrophobic active pharmaceutical ingredients.