Conception d’hydrogels pour des applications biomédicales

Development of hydrogels for biomedical applications

• Auteur / Autrice : Etienne Piantanida
• Direction : Luisa De Cola
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 29/10/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• 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 : Jean-François Lutz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Silvia Marchesan, Valentina Cauda

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dissertation universitaire

Nanocomposites

Chirurgie mini-invasive

Chimie supramoléculaire

Mots clés libres

Hydrogels injectables

Nanocomposites

Gélification in situ

Chirurgie mini-invasive

Injectable hydrogels

Nanocomposite

In situ gelation

Minimally invasive surgery

Résumé

Le travail de recherche présenté dans cette thèse se concentre sur le développement et la caractérisation d'hydrogels aux propriétés adaptées à différentes applications biomédicales. En particulier, un matériau injectable à base de poly(amidoamine) qui subit sélectivement la transition sol-gel dans le tissu gastrique a été conçu et exploité pour minimiser l'invasion et faciliter la résection des tumeurs gastriques. En outre, un hydrogel à base d'acide hyaluronique contenant des nanoparticules de silice poreuse comme système de délivrance de biomolécules a été conçu. Sa capacité à induire la guérison stimulée des fistules gastro-intestinales a été testée in vivo. La possibilité de modifier l'hydrogel développé par l'introduction de bio-stimuli dans le but d'induire la croissance et éventuellement la différenciation cellulaire dans la matrice est également discutée. Enfin, la préparation d'un hydrogel à base de PEG contenant des nanoparticules de silicium poreux et conçu pour soutenir la libération prolongée d'une protéine est discutée en relation avec son application comme support pour la régénération des nerfs périphériques.

The research work presented in this thesis focuses on the development and characterization of hydrogels with tailored properties for different biomedical applications. In particular, an injectable poly(amidoamine) based material that selectively undergoes the sol-gel transition in the gastric tissue has been conceived and exploited as a tool for the facilitate and minimally invasive resection of gastric tumors. Moreover, a shear-thinning hydrogel based on hyaluronic acid and containing mesoporous silica nanoparticles as biomolecule-delivery system has been designed. Its ability to induce the stimulated healing of gastrointestinal fistulas was tested in vivo.The possibility to modify the developed hydrogel by the introduction of bio-stimuli with the aim of inducing cellular growth and eventually differentiation in the matrix is furthermore discussed. Finally, the preparation of a PEG based hydrogel containing porous silicon nanoparticles and designed to sustain the prolonged release of a protein is discussed in relation to its application as scaffold for the peripheral nerve regeneration.