DNA-protein nanogels as a new class of tunable nanobiomaterials : from enzymatic nanoreactors to transfection of active proteins

Nanogels ADN-protéines, une nouvelle classe de nanobiomatériaux : des nanoréacteurs enzymatiques à la transfection de protéines actives

• Auteur / Autrice : Marina Mariconti
• Direction : Sergii Rudiuk
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 14/12/2021
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Processus d'activation sélectif par transfert d'énergie uni-électronique ou radiatif (Paris ; 1998-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École normale supérieure (Paris ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Sébastien Lecommandoux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sergii Rudiuk, Sébastien Lecommandoux, Debora Berti, André Estévez Torres, Emmanuelle Vigne, Damien Baigl
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Debora Berti, André Estévez Torres

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie physique et théorique

Mots clés libres

Nanogels

ADN

Protéines

Activité enzymatique

Transfection

Nanogels

DNA

Proteins

Enzymatic activity

Transfection

Résumé

Cette thèse est consacrée à la conception, la caractérisation et l'application d'une nouvelle classe de nanobiomatériaux où une protéine, la streptavidine, est utilisée pour interconnecter une macromolécule d'ADN en un nanoréseau biocompatibles. Nous montrons que ces structures, appelées nanogels hybrides ADN-protéine, sont modulables (en taille et densité), directement fonctionnalisables via les ponts streptavidine, et transfectables grâce au squelette ADN. En y incorporant des enzymes, nous en avons ensuite exploité leurs propriétés de support tridimensionnel biocompatible et obtenu des nanoréacteurs catalytiques fonctionnels. Nous avons enfin démontré que ces nanogels peuvent être utilisés comme des nanovéhicules pouvant être transfectés dans des cellules pour y transporter des protéines actives.

This thesis is devoted to conceiving, characterization and application of a new class of nanobiomaterials in which a protein, streptavidin, is used to interconnect a DNA macromolecule into a biocompatible nanonetwork. We show that these structures, called hybrid DNA-protein nanogels, are scalable (in size and density), directly functionalizable via the streptavidin bridges, and transfectable via the DNA backbone. By incorporating enzymes, we then exploited their biocompatible three-dimensional support properties and obtained functional catalytic nanoreactors. Finally, we demonstrated that these nanogels can be used as nano-vehicles that can be transfected into cells to transport active proteins.