MOFs à surface modulable pour l’encapsulation et la libération de macromolécules

par Tania Hidalgo Crespo

Thèse de doctorat en Chimie des matériaux

Sous la direction de Patricia Horcajada, Christian Serre et de Maria Jose Alonso Fernandez.

Soutenue le 02-12-2015

à l'Université Paris-Saclay (ComUE) en cotutelle avec l'Universidad de Santiago de Compostela. Facultad de Farmacia , dans le cadre de École doctorale Interfaces : matériaux, systèmes, usages (Palaiseau, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Institut Lavoisier de Versailles (laboratoire) , Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....) (établissement de préparation de la thèse) et de Institut Lavoisier de Versailles (laboratoire) .

Le président du jury était Martin Rottman.

Le jury était composé de Pilar Aranda, Ruxandra Gref.

Les rapporteurs étaient Sylvie Bégu Soulié, Angelo Paci.

mots clés

• Metal-Organic frameworks
• Biomédecine
• Poreux
• Nanoparticule
• Biocompatible
• Fonctionnalisation
• Matériaux hybrides
• Matériaux poreux
• Biocompatibilité
• Encapsulation (chimie)
• Nanoparticules
• Macromolécules

Résumé

L'émergence d’un nouveau système nanoparticulé dans le domaine biomédical, les matériaux hybride poreux du type MOF (pour Metal Organic Framework), a récemment attiré beaucoup d'attention en raison de leur grande versatilité structurale et chimique. En particulaire, le trimésate de fer(III) mésoporeux (MIL-100; MIL pour Matériau de l'Institut Lavoisier) a démontré des capacités remarquables de stockage de médicaments avec leur libération contrôlée dans des conditions physiologiques, ainsi que des propriétés en imagerie très intéressantes.Néanmoins, avant toute bioapplication, il estnécessaire d’étudier leur toxicité et leur profile de biodistribution, lesquels sont fortement affectés par plusieurs facteurs (composition, dégradabilité, chimie de surface, etc.). Ainsi, l’objectif principal de ce travail de thèse porte sur l'évaluation de la biocompatibilité de MOFs nanométriques et leur passage de barrières physiologiquespar différentes voiesd'administration (en particulier, par voie intraveineuse, orale et cutanée) en fonction de leurs propriétés physico-chimiques.

mots clés

• Metal-Organic frameworks
• Biomedicine
• Porous
• Nanoparticle
• Biocompatible
• Functionalization

Titre traduit

Engineered Surface Metal Organic Frameworks (MOFs) for Encapsulation and Delivery of Macromolecules

Résumé

The recent emergence of nanometric porous metal-organic frameworks (nanoMOFs) in the biomedical field has recently attracted a great deal of attention owing to their large porosity and versatile composition. Particularly attractive is the mesoporous iron(III) trimesate (MIL-100; MIL stands for Material of Institute Lavoisier), which has shown exceptional loading of challenging drugs, together with their controlled release under physiological conditions and interesting imaging properties. Nevertheless, prior to any bioapplication, it is crucial investigate its toxicity and biodistribution profile, which are strongly affected by multiple factors (e.g. composition, degradability, surface engineering, etc.). Thus, the aim of this PhD work focuses on the evaluation of the nanoMOF biocompatibility and their physiological barrier crossing from different administration routes (specifically intravenous, oral and cutaneous) as a function of their physicochemical properties.