Réseaux interpénétrés d’hydrogels d’hydroxypropyl méthylcellulose silanisé/polysaccharides méthacrylés pour des applications biomédicales

Interpenetrating polymer networks hydrogels of silanized hydroxypropylmethyl cellulose/methacrylated polysaccharides for biomedical applications

• Auteur / Autrice : Pauline Chichiricco'
• Direction : Pierre Weiss, Xavier Struillou, Christine Jérôme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Recherche clinique, innovation technologique, santé publique
• Date : Soutenance le 26/11/2018
• Etablissement(s) : Nantes en cotutelle avec Université de Liège
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Jury : Président / Présidente : Marjolaine Gosset
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Rompen, Laurent David

Mots clés

Mots clés contrôlés

Régénération tissulaire guidée

Parodontite

Matériaux dentaires

Régénération osseuse guidée

Mots clés libres

Photo-réticulation

Résumé

La régénération tissulaire guidée et la régénération osseuse guidée sont des interventions chirurgicales visant la régénération des tissus perdus du parodonte et de l’os alveolaire. Dans ces techniques, une membrane biocompatible est implantée autour de la lésion intra osseuse parodontale, remplie ou non d'une greffe osseuse, afin de prévenir sa colonisation par les tissus mous. L'hydroxypropyl méthylcellulose silanisée (Si-HPMC) est un hydrogel auto-réticulant qui peut être injecté sous forme de solution visqueuse puis, grâce à la réaction de condensation, construire un réseau 3D. Il a été démontré que le Si-HPMC réticulé agissait comme barrière physique contre l'invasion des tissus mous dans les défauts parodontaux chez le chien. Le principal inconvénient de cet hydrogel auto-réticulant est une cinétique de réticulation trop lente pour des applications cliniques optimales. L'objectif principal de cette thèse était donc le développement et la caracterisation de deux resaux interpenetres d’hydrogels (IPNs) composé de Si-HPMC et d’un polysaccharide : soit le carboxyméthyl chitosane (CMCS), soit le dextrane Nous avons greffé sur le CMCS et le dextrane des groupes méthacrylate capables de réagir sous irradiation d'une lampe à photopolymériser standard utilisée en dentisterie en présence d’un photo-initiateur composé de vitamine B2. Les polymères ont été synthétisés et caractérisés avec succès. Deux IPNs innovants ont été réalisés et les propriétés chimiques et physico-chimiques ont été étudiées. De plus, des études in vitro et in vivo ont été réalisées pour évaluer la cytocompatibilité et pour étudier l'aptitude de ces deux membranes innovantes hydrogel IPN à promouvoir la régénération tissulaire ou osseuse guidée. Les résultats sont encourageants et nécessitent d'autres investigations in vivo pour caractériser les biomatériaux et confirmer leur potentiel en tant que biomatériaux dentaires et implantaire.

Guided tissue regeneration and guided bone regeneration are surgical procedures aiming the regeneration of lost components of periodontium. In these techniques a periodontal intraosseous defect is filled or not with a bone graft material and covered with a biocompatible membrane in order to prevent its colonization by soft tissues. In fact, during a physiological healing, it appears that the soft tissue migrates rapidly into the wound, avoiding the regeneration. The barrier membrane plays a key role to prevent undesirable tissue migration into the defective area, and consequently, it allows sufficient time for bone, cementum, and periodontal ligament regeneration. Silanized hydroxypropylmethyl cellulose (Si-HPMC) is a self-setting hydrogel that can be injected in vivo as a viscous solution and then, due to the condensation reaction, build a 3D network. It has been demonstrated demonstrated that cross-linked Si- HPMC acted as a physical barrier against soft tissue invasion in periodontal defects in dogs. The main drawback of this self-setting hydrogel is the too slow crosslinking process, which is not suitable for clinical needs. Nevertheless, the results were quite promising due to the easy preparation and handling of polymer solution, which could lead to simplified periodontal treatment. Therefore, the main objective of this thesis was the development and the characterization of two injectable interpenetrating polymer network hydrogels (IPNs) composed of Si-HPMC and two polysaccharides: carboxymethyl chitosan (CMCS) or dextran. We grafted on CMCS and dextran methacrylate groups able to react under irradiation of standard photopolymerization dentistry lamp. We selected vitamin B2 as a photoinitiator. The polymers were successfully synthetized and characterized. Two innovative IPNs were realized and the chemical and physico-chemical properties were studied. In addition, in vitro, in vivo study were performed to assess the cytompatibility and to study the suitability of these two innovative IPNs hydrogel membrane for guided tissue or bone regeneration. The encouraging results need in vivo further investigations to characterize the biomaterials and confirm the potentiality as dental biomaterials.