Développement d'un polymère chélatant pour un dispositif médical destiné à l'extraction de métaux

Development of a chelating polymer for a medical device designed for metal extraction

• Auteur / Autrice : Marco Natuzzi
• Direction : François Lux, Matteo Martini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 11/05/2022
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Lumière Matière
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Bégin-Colin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Lux, Matteo Martini, Sophie Laurent, Francesco Cellesi, Olivier Tillement
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Laurent, Francesco Cellesi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères en médecine

Hémodialyse

Chélation (thérapeutique)

Métaux lourds

Mots clés libres

Hémodialyse

Extraction métallique

Chimie des polymères

Maladie de Wilson

Chitosane

Thérapie de chélation

Hemodialysis

Metal extraction

Polymer chemistry

Wilson disease

Chitosan

Chelation therapy

Résumé

Plusieurs pathologies se trouvent directement ou indirectement liées à la dérégulation de l'homéostasie métallique ou à l'empoisonnement par les métaux lourds. Pour cette raison les chercheurs ont tenté ces dernières années de répondre à ce besoin clinique pour trouver un moyen efficace et sélectif de les extraire, sans avoir un impact sur les éléments essentiels. À ce jour, le traitement standard est la thérapie de chélation: bien qu'étant assez efficace, dans certains cas, son utilisation présente plusieurs limites. En effet, une partie significative des patients sont non éligibles ou ne se conforment pas aux traitements, rendant la thérapie de chélation inefficace ou contreproductive. Dans ce cadre, MexBrain, startup née en 2017, vise à trouver une réponse à ce besoin clinique, combinant la nanotechnologie et la chimie des polymères avec une hémodialyse conventionelle pour extraire les métaux ciblés de manière sûre et rapide. Cette thèse vise à concevoir le premier produit de MexBrain, un polymère chélatant à utiliser dans un appareil d'hémodialyse conventionnel. Dans cette idée, un polymère chélatant approprié a tout d'abord été conçu; d'autre part, une caractérisation complète pour comprendre ses propriétés physico-chimiques a été réalisée. Ensuite, son efficacité a été largement testée à la fois à l'échelle laboratoire et \textit{in vivo}. Enfin, une optimisation de l'ensemble du processus de production a été effectuée pour obtenir un procédé solide et reproductible qui pourrait être facilement transférable à l'échelle industrielle pour la production du premier lot clinique.

Several pathologies are found to be directly or indirectly related to the deregulation of the metal homeostasis or to metal poisoning. For this reason, researchers in the last few years have tried to answer this clinical need finding an efficient and selective way to extract them, without an impact for the essential elements. To this day the standard treatment is the chelation therapy: although being quite effective, in some cases its utilisation has several limitations. Indeed, a significant part of patients are not eligible or not compliant to the treatment, causing chelation therapy to be ineffective or counterproductive. In this framework, MexBrain, a startup born in 2017, aims to find an answer to this clinical need, combining nanotechnology and polymer chemistry with a conventional hemodialysis to extract targeted metals in a safe and rapid way. This PhD thesis aims to design the first product of MexBrain, a chelating polymer to be used in a conventional hemodialysis device. With this idea, first a suitable chelating polymer was designed; secondly, a complete characterization to fully understand its physico-chemical properties was realized. Then, its efficacy was extensively tested both at the laboratory scale and \textit{in vivo}. Finally, an optimization of the whole production process was performed to obtain a solid and repeatable procedure which could be easily transferable at the industrial scale to produce the first clinical batch.