Nanoparticules de réseaux de coordination à visée théranostique

Coordination-based Nanoparticles for Theranostics

• Auteur / Autrice : Lucile Fetiveau
• Direction : Laure Catala
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 01/10/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (Orsay, Essonne ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Hynd Remita
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laure Catala, Hynd Remita, François Lux, Sylvie Bégin-Colin, Stéphane Mornet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Lux, Sylvie Bégin-Colin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés de coordination

Théranostique

Produits de contraste

Imagerie par résonance magnétique

Nanomédecine

Nanoparticules

Mots clés libres

Théranostique

IRM

Nanoparticules

Chimie de coordination

Coordination chemistry

Theranostics

MRI

Nanoparticules

Résumé

La médecine se dirige de plus en plus vers des traitements personnalisés. Pour répondre à cela, les équipes de recherche ont développé des objets permettant de diagnostiquer et de soigner dans un temps restreint. Ceci a conduit à l’émergence d’un nouveau domaine : la théranostique (thérapie et diagnostic). Les nanoparticules sont une des réponses à ces problématiques. La mise au point de ces objets nécessite de maitriser parfaitement la taille, la morphologie et la composition chimique des particules. Les analogues de bleu de Prusse sont des polymères de coordination à ponts cyanures cristallins qui ont beaucoup été étudiés pour leurs propriétés magnétiques mais également pour des applications médicales. La taille nanométrique, la porosité de la structure, la présence de molécules d’eau et une grande versatilité chimique font de ces matériaux des candidats prometteurs pour un développement en tant qu’agent de contraste pour l’IRM. Ce réseau a également montré ces capacités en hyperthermie photoassistée. L’élaboration de nanoparticules de bleu de Prusse dopées par du GdIII ou du MnII et les études de leurs propriétés structurales et chimiques font partie des aspects développés au cours de ce travail de thèse. Les performances en relaxivité et en hyperthermie photoassistée ont pu être évaluées. Afin de mener des expériences in vivo, le comportement des objets dans les milieux adaptés a été exploré, ce qui a permis d’initier l’émergence d’un système optimal. Au cours de cette thèse, la stabilisation de colloïdes de polymères ide coordination incluant des ions PtII et PdII de type « cyanosols », ont été développés pour être notamment évalués en tant que radio-sensibilisateur en hadronthérapie. Ces objets amorphes permettent d’envisager de nombreuses combinaisons. Après la mise au point du protocole de synthèse, les caractérisations chimiques (taille, structure et compositions) ont permis de mettre en avant plusieurs systèmes à base de platine et de fer ainsi que de platine et d’or qui feront l’objet d’étude pour l’hadronthérapie. L’objectif est de faire de ces nouveaux polymères de coordination des nanoplateformes théranostiques alliant IRM et hadronthérapie.

Personal medicine is the future to treat cancer. To address this concern, researchers started to develop objects which can be effective for both diagnostic and treatment in a short time. A new domain has emerged: theranostic (therapy and diagnostic). Nanoparticles are a promising answer to this problematic. Synthesizing these objects implies to control size, morphology and chemical composition of the particles. Prussian blue analogues are coordination polymers with cyanide bridges which are considerable studied for their magnetic properties, but also for medical application. The size (nanometric), the porosity, the presence of water molecules and the high chemical versatility are the key argument to make Prussian blue good candidates as contrast agent for MRI. This network is also effective for photothermal therapy. Synthesis of Prussian blue doped with GdIII or MnII and study of the chemical and structural properties is one of the aspects developed during this thesis. Relaxivity and photothermal therapy performances have been measured. In order to conduct in vivo experiments, evolution of our nanoparticles in appropriate media have been evaluated which led to the development of an optimal system. During this thesis, new nanoparticles composed of heavy ions such as platinum or palladium, called cyanosols, have been elaborated to be used as radiosensitizers for hadrontherapy. Cyanosols are linked by cyanide bridge to other metallic ions. After the optimization of their synthesis, chemical characterization (size, structure and composition) was done to highlight some systems based, on platinum and iron as well as platinum and gold, which will be studied for hadrontherapy applications. The purpose of this future work is to create new theranostic nanoplatforms combining MRI and hadrontherapy.