Hybrid organic-inorganic interfaces for biomedical applications

Interfaces hybrides organiques-inorganiques pour applications biomédicales

• Auteur / Autrice : Alessandro Bertucci
• Direction : Luisa De Cola, Roberto Corradini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 20/03/2015
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec Università degli studi (Parme, Italie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Luca Prodi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alberto Bianco, Marie-Paule Teulade-Fichou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabio Biscarini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vecteurs de médicaments

Zéolites

Matériaux nanostructurés

Matériaux hybrides

Mots clés libres

Nanotechnologie

Matériaux hybrides

Acide nucléique peptidique

Détection de l’ADN

Thérapie génique

Nanotechnology

Hybrid Materials

Peptide Nucleic Acid

DNA detection

Gene Therapy

Drug Delivery

Résumé

Le travail de recherche de cette thèse consiste en le développement de nouveaux matériaux hybrides organiques-inorganiques pour des applications en nanotechnologie, nanomédicine et diagnostic. Dans ce contexte, des cristaux poreux de zéolite-L ont été utilisé comme nano-vecteur pour faire de la transfection d’ADN et d’ANP, en combinaison avec le relargage de molécules hôtes placées dans les pores. Des nanoparticules de silice mesoporeuses multifonctionnelles ont été utilisées pour traiter le glioblastome, en combinant la thérapie génique avec l’administration durable d’un principe actif. Des nano-coquilles hybrides biodégradables ont été encore développés pour encapsuler des protéines et les relâcher dans les cellules vivantes. Dans le domaine de la détection d’acides nucléiques, des fibres optiques à cristal photonique, fonctionnalisées avec des sondes d’ANP, ont été exploitées comme plateformes optiques pour faire de la détection ultra-sensible d’oligonucléotides ou d’ADN génomique. Enfin, la squelette de l’ANP a été modifié à créer des sondes fluorescentes pour reconnaître et détecter la présence des séquences cibles spécifiques.

The research work presented throughout this thesis focuses on the development of novel organic-inorganichybrid materials for applications in nanotechnology, nanomedicine and diagnostics. In such a context, porous zeolite-L crystals have been used as nanocarriers to deliver either DNA or PNA in live cells, in combination with the release of guest molecules placed into the pores. Multifunctional mesoporous silica nanoparticles have been designed to treat glioblastoma, combining gene therapy with the sustained delivery of a chemotherapy agent. Biodegradable hybrid nano-shells have been furthermore created to encapsulate proteins and release them in living cells upon degradation of the outer structure in reductive environment. In the field of nucleic acid detection, photonic crystal fibers, functionalized with specific PNA probes, have been exploited as optical sensing devices to perform ultra-sensitive detection of DNA oligonucleotides or genomic DNA. Eventually, the PNA backbone has served as scaffold to synthesize fluorescent switching probes able to recognize and to detect the presence of specific target sequences.