Microgels sensibles au glucose pour la delivrance d’insuline

• Auteur / Autrice : Christophe Ancla
• Direction : Alexander Kuhn, Bogdan Nicolescu-Catargi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 17/12/2010
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Moléculaires (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Ilias Iliopoulos
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valerie Ravaine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christiane Damge, Abdelhamid Elaissari

Mots clés

Mots clés contrôlés

Insuline -- Emploi en thérapeutique -- Administration

Hydrogels

Mots clés libres

Hydrogel

Microgel

Alkylacrylamide

Acide phénylboronique

Glucose

Diabète

Insuline

Délivrance

Boucle fermée

Hydrogel

Microgel

Alkylacrylamide

Phenylboronic acid

Glucose

Diabetes

Insulin

Drug delivery

Closed-loop

Résumé

Le traitement du diabète de type 1 en boucle fermée représente un enjeu majeur tant sur le plan sociétal que thérapeutique. L’une des solutions consiste en une formulation thérapeutique basée sur des microvéhicules capables de délivrer la bonne dose d’insuline selon une cinétique adaptée aux variations de la glycémie. Les microgels sont des particules de polymère réticulé formant des édifices submicrométriques tridimensionnels gonflés par un solvant, dont le taux de gonflement dépend des conditions environnementales. Leur porosité permet à la fois l’encapsulation d’espèces et leur libération à une vitesse dépendant de leur diffusion à travers le réseau. Nous avons synthétisé des microgels à base de poly(N-alkylacrylamide) fonctionnalisés par des récepteurs du glucose dérivés de l’acide phénylboronique. Ces microgels, à la base thermosensibles, présentent la propriété de changer de volume en fonction de la concentration en glucose et se présentent comme d’excellents candidats pour la délivrance auto-régulée d’insuline dans le cadre du traitement du diabète. Ils permettent la délivrance répétée de doses d’insuline modulée par la glycémie. La quantité d’insuline encapsulée a pu être améliorée en structurant les microgels en architecture cœur-écorce ou capsule.En outre, nous avons utilisé ces microgels pour développer des capteurs au glucose, sélectifs vis-à-vis des autres saccharides et quelques études de cytotoxicité ont été amorcées et ont permis d’établir avec satisfaction que certains de nos objets n’étaient pas toxiques.Les résultats obtenus ont donc permis d’affirmer que la technologie des microgels sensibles au glucose peut répondre de manière conceptuelle aux attentes des patients diabétiques pour permettre la délivrance d’insuline en boucle fermée.

Bioresponsive hydrogels can change many of their physical properties in response to the recognition of a target in the solution. In particular, changes in hydrogel swelling lead in turn to controllable changes in shape, volume, pore size, mechanical and optical properties. We focus our research on the development of glucose-responsive microgels which hold promising interest in the field of both sensing and drug delivery. These cross-linked polymer particles, made of highly swollen networks, can swell proportionally to the concentration of glucose in the surrounding medium. Since they are porous, they can entrap a drug and release it a rate dependent on their swelling degree, which is of particular interest in the case of insulin as a drug. Such systems could be used as self-regulated insulin delivery systems for diabetes treatment. With that aim, we have designed microgels able to sense glucose concentrations in the patho-physiological range, under physiological conditions. Insulin was successfully loaded into the nanogels and was shown to be released at a rate dependent on glucose concentration. Furthermore, microgels with a controlled internal structure were synthesized, such as core-shell microgels and capsules. These latter developments led to improvements in terms of insulin encapsulation efficiency and glucose-triggered delivery. Besides, other nanogel formulations were investigated, in order to improve both their biocompatibility as well as the selectivity of their response to glucose compared to other saccharides.