Développement de films minces de polyuréthanes sur du Cobalt Chrome : amélioration de l’hémocompatibilité d’un métal de référence utilisé dans la fabrication d’endoprothèses vasculaires

Development of thin films of polyurethane on cobalt chrome : improvement of the hemocompatibility of a reference metal used in the manufacture of stents

• Auteur / Autrice : Audrey Gossart
• Direction : Didier Letourneur, Emmanuel Pauthe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la sante
• Date : Soutenance le 19/04/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de bio-ingénierie cardiovasculaire pour la thérapie et pour l'imagerie médicale (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université Sorbonne Paris Nord (Bobigny, Villetaneuse, Seine-Saint-Denis ; 1970-....)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Martinod
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Ollivier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gaëtan Laroche, Patrick Lacolley

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inflammation

Coagulation du sang

Monocytes

Polyuréthanes

Protéines plasmatiques

Mots clés libres

Alliage Cobalt-Chrome

Sang total

Hémocompatibilité

Cobalt-Chrome Alloy

Whole blood

Hemocompatibility

Résumé

La thrombose survenant après implantation d’un biomatériau en contact avec le sang est un problème majeur. L’utilisation de polymères comme supports pour les greffes vasculaires ou comme matériaux de recouvrement pour les endoprothèses vasculaires (stent) peut améliorer leur hémocompatibilité. C’est dans ce contexte que s’insère l’objectif global de cette thèse quia porté sur l’étude de la biocompatibilité de polyuréthanes, appelés D-PHI (Dégradable Polar/Hydrophobic/Ionic). Pour cette étude, 2 formulations ont été développées, la formule originale appelé O-D-PHI et la formulation HHHI (High Hydrophobic, High Ionic). Elles sont constituées des mêmes monomères dont les ratios molaires varient, permettant ainsi de moduler les caractères polaires, ioniques et hydrophobes du matériau. L’influence de la chimie intrinsèque de ces matériaux sur l’adsorption et la disponibilité de séquences spécifiques de protéines plasmatiques (fibronectine et immunoglobuline G) ainsi sur l’activation des monocytes a été étudiée. Dans l’optique de recouvrement de stents, des films minces micrométrique de polyuréthanes ont été générés à la surface de cobalt chrome et une caractérisation de surface a été réalisée. L’adsorption et la disponibilité de séquences spécifiques de protéines plasmatiques impliquées dans l’inflammation et la coagulation ont ensuite été évaluées ainsi que la réactivité des cellules du sang. Les résultats ont montré que la formulation et l’épaisseur du film influencent l’adsorption et l’exposition de séquences spécifiques de protéines plasmatiques. En revanche, la réactivité des cellules du sang,l’activation de la coagulation et l’inflammation étaient réduites par la présence de films minces de polyuréthanes, quel que soit l’épaisseur du film et la formulation.

Thrombosis occurring after implantation of a biomaterial in contact with blood is amajor problem. The use of polymers as supports for vascular grafts or as cover materials for stents may improve their hemocompatibility. It is in this context that the overall objective of this thesis is to study the biocompatibility of polyurethanes, called D-PHI (Degradable-Polar /Hydrophobic / Ionic). For this study, 2 formulations were developed, the original formula called O-D-PHI and the formulation HHHI (High Hydrophobic, High Ionic). They consist of the same monomers whose molar ratios vary, thus making it possible to modulate the polar, ionic and hydrophobic characteristics of the material. The influence of the intrinsic chemistry of these materials on the adsorption and availability of specific plasma protein sequences (fibronectin and immunoglobulin G) and in regards to the activation of monocytes has been studied. In order to covering stent, micrometric thin films of polyurethanes were generated at the surface of cobalt chrome and surface characterization was performed. The adsorption and availability of specific plasma protein sequences, involved in inflammation and coagulation, were then evaluated as well as the reactivity of blood cells. The results showed that the formulation and film thickness influence the adsorption and exposure of specific plasma protein sequences. In contrast, blood cell reactivity, coagulation activation, and inflammation were reduced by the presence of thin polyurethane films, regardless of film thickness and formulation.