Ingénierie d'un nouveau nanobiohybride à base de nanorubans de titanates pour la médecine régénérative

New nanobiohybrid engineering composed of titanate nanoribbons for regenerative medicine

• Auteur / Autrice : Vanessa Bellat
• Direction : Nadine Millot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - physique
• Date : Soutenance le 20/11/2012
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB) (Dijon) - Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (LICB)
• Jury : Président / Présidente : Franck Denat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Hochepied, David Vandroux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karine Anselme, Sylvie Begin-Colin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanomédecine

Médecine régénératrice

Synthèse (chimie)

Nanorubans

Polymères en médecine

Microscopie électronique en transmission

Mots clés libres

Nanorubans de titanates

PEG hétérobifonctionnel

Fonctionnalisation

Protéines

Nanobiohybride

Hydrogel d’alginate

Médecine régénérative

Titanate nanoribbons

Heterobifunctional PEG

Functionalization

Proteins

Nanobiohybrid

Alginate hydrogel

Regenerative medicine

Résumé

Ce travail de recherche est consacré à l’ingénierie d’un nouveau nanobiohybride à base de nanorubans de titanates pour la médecine régénérative. Dans un premier temps, les nanorubans ont été synthétisés par traitement hydrothermal et leurs caractéristiques morphologiques, structurales et chimiques ont été définies. Une caractérisation fine par différentes techniques de microscopie électronique à transmission a notamment permis de déterminer leur épaisseur; dimension qui n’avait encore jamais été mesurée. Par la suite, les nanorubans de titanates ont été fonctionnalisés par différents PEG hétérobifonctionnels préalablement synthétisés au laboratoire. Ces polymères présentent à l’une de leurs extrémités des groupements fonctionnels spécifiques pouvant se coupler à de nombreuses molécules biologiques. Des peptides de type collagène contenant des sites de reconnaissance cellulaire ont alors été greffés sur ces extrémités. Le nanobiohybride ainsi formé devra permettre l'adhésion et la prolifération des cellules favorisant in fine la cicatrisation et la régénération tissulaire. Pour évaluer les propriétés biologiques du nouveau nanobiohybride, la cytoxicité et le pouvoir agrégeant des nanorubans de titanes ont été déterminés par des tests MTT, réalisés sur deux populations de cellules (cardiomyocytes et fibroblastes) et par des tests d’agrégation plaquettaire (sang humain). Enfin, dans le cas d’une utilisation pour favoriser le processus de cicatrisation, le nouveau nanobiohybride a été formulé sous forme d’un hydrogel d’alginate de sodium permettant une application directe sur les tissus lésés. Pour confirmer l’intérêt de cette formulation galénique, des premiers tests in vivo ont été réalisés

This research work is devoted to new nanohybrid engineering composed of titanate nanoribbons for regenerative medicine. Over a first phase, nanoribbons were synthesized by hydrothermal treatment and their morphological, structural and chemical features were defined. A fine characterization by means of different techniques of transmission electron microscopy mainly enabled to determine their thickness; dimension which had never been measured so far. Subsequently, titanate nanoribbons were functionalized by different home-made heterobifunctional PEG. Those polymers present at one of their extremities specific functional groups being able to couple with numerous biological molecules. Some collagen type peptides containing cellular recognition sites were grafted onto those extremities. The so-formed nanobiohybrid will permit cellular adhesion and proliferation favouring in fine tissue healing and regeneration. To evaluate new nanohybrid biological properties, titanate nanoribbons cytoxicity and aggregating power were determined by MTT tests, performed on two cell populations (fibroblasts and cardiomyocytes) and platelet aggregation tests (human blood). Finally, when used to promote healing process, the new nanobiohybrid was formulated in the form of sodium alginate hydrogel permitting a direct application on damaged tissues. To confirm the interest of this galenic form, initial in vivo tests were realized