Systèmes nanoparticulaires fluorescents pour l'administration de médicaments

Fluorescent nanoparticulate systems for drug delivery

• Auteur / Autrice : Aidar Seralin
• Direction : Thierry F. Vandamme, Nicolas Anton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pharmaceutiques
• Date : Soutenance le 20/12/2019
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Conception et application de molécules bioactives (Strasbourg ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Elena Markvicheva
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry F. Vandamme, Nicolas Anton, Elena Markvicheva, Arnaud Beduneau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Elena Markvicheva, Arnaud Beduneau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Encapsulation (chimie)

Microscopie de fluorescence

Nanoparticules lipidiques

Emploi en thérapeutique -- Modes d'administration

Luminophores

Marqueurs organiques moléculaires

Principes actifs (pharmacologie)

Mots clés libres

Fluorophore

Encapsulation

Modification de surface

Photoblanchiment

Nanoémulsion

Nanoemulsion

Fluorophore

Encapsulation

Surface modification

Photobleaching

Résumé

Les matériaux fluorescents ont trouvé une large application dans le domaine de l'administration de médicaments lors d'études in vitro et in vivo. La combinaison d'agents fluorescents avec des nanoparticules peut conférer des fonctions supplémentaires aux systèmes de distribution de médicaments (SDM) finaux et améliorer leurs propriétés. Dans ce projet, nous avons essayé de modifier la surface des nanogouttelettes lipidiques avec cage fluorescente afin d’améliorer la stabilité des gouttelettes et le marquage fluorescent. À cette fin, nous avons préparé une nanoémulsion huile dans eau et l'avons modifiée avec un agent de réticulation fluorescent pour atteindre l'objectif mentionné. De plus, nous avons encapsulé différents fluorophores dans notre nanoémulsion et les avons exposés à une forte illumination afin de mesurer sa photostabilité et sa stabilité contre la libération photo-induite. Après cela, les colorants les plus stables ont été sélectionnés pour l'expérience suivante. L'étape suivante consistait à étudier l'effet de la taille des gouttelettes lipidiques dans des cultures in vitro. En tant que cultures in vitro, on a pris un objet 2D - une lignée de cellules cancéreuses U-87MG et un objet 3D - des sphéroïdes tumoraux multicellulaires, formulés avec la même culture cellulaire. Pour observer l'effet de la taille des gouttelettes, nous avons préparé trois tailles - deux couleurs - d'émulsions: NE de taille 50 nm avec fluorophore vert à l'intérieur, émulsion à 200 nm NE et 2,5 µm avec fluorophore rouge à l'intérieur. En variant les mélanges d’émulsions chargées de vert et de rouge avec différentes tailles de gouttelettes, nous avons observé une accumulation et une pénétration similaires de ces gouttelettes en culture cellulaire après 24 h d’incubation. Cependant, la même incubation avec des sphéroïdes 3D montrait une meilleure pénétration de nanogouttelettes de taille inférieure. Toutes ces données suggèrent un avantage évident d'une nanoémulsion de taille réduite et démontrent l'importance de l'application d'agents fluorescents pour le contrôle du SDM.

Fluorescent materials found a wide application in drug delivery area as in vitro and in vivo studies. Combination of fluorescent agents with nanoparticles may give additional functions to the final drug delivery systems (DDS) and improve its properties. In this project, we tried to modify the surface of lipid nanodroplets with fluorescent cage for improvement of droplets’ stability and fluorescent labelling. For this purpose, we prepared Oil-in-Water nanoemulsion and modified it with fluorescent cross-linker for achievement of mentioned goal. Further, we encapsulated different fluorophores in our nanoemulsion and exposed them to strong light illumination in order to measure its photostability and stability against photo-induced release. After that, the most stable dyes were selected for the next experiment. The next step was to study effect of lipid droplets size in vitro cultures. As in vitro cultures were taken 2D object – U-87MG cancer cell line and 3D object – Multicellular Tumour Spheroids, formulated with the same cell culture. For observing of droplets size effect we prepared three sizes – two colours – of emulsions: 50 nm sized NE with green fluorophore inside, 200 nm NE and 2.5 µm emulsion with red fluorophore inside. Varying mixtures of green and red loaded emulsions with different sizes of droplets we observed similar accumulation and penetration of these droplets in cell culture after 24 h of incubation. However, the same incubation with 3D spheroids showed better penetration of less-sized nanodroplets. All this data suggests a clear advantage of smaller sized nanoemulsion and demonstrates the importance of application of fluorescent agents for control of DDS.