Synthèse de copolymères à blocs amphiphiles comme précurseurs de guides tubulaires pour la réparation nerveuse périphérique

Synthesis of amphiphilic block copolymers as precursors of tubular guides for peripheral nerve repair

• Auteur / Autrice : Benoît Clément
• Direction : Denis Bertin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences chimiques
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymérisation par ouverture de cycle

Composés amphiphiles

Copolymères

Mots clés libres

Régénération nerveuse

Tuteur neuveux

Copolymère à blocs

Polymérisation radicalaire contrôlée (PRC)

Cinétique de dégradation

Cellules de Schwann

Scaffold

Electrofilage

Nanofibre

Nerve regeneraion

Nerve guide channel

Block copolymer

Ring-Opening Polymerization (ROP)

Controlled Radical Polymerization (CRP)

Degradation kinetic

Schwann cells

Scaffold

Electrospinning

Nanofiber

Résumé

Ce travail a pour objectif de concevoir et d'évaluer un guide de repousse nerveux biorésorbable afin de développer une stratégie de réparation du système nerveux périphérique alternative à l'autogrelfe nerveuse, le Gold Standard clinique actuel. Ce tuteur de repousse nerveux a été conçu à partir d'un copolymère séquencé de type poly(D,L-lactide-b-hydroxyéthyle acrylate) (PLA-b-PHEA). La synthèse de ce copolymère diblocs PI. A-h-PHEA combine la polymérisation par ouverture de cycle (ROI') du D,L-I actide et la polymérisation radicalaire contrôlée par les nitroxydes (Nitroxyde-Mediated Polymerization, NMP) du monomère HEA. La stratégie ROP/NMP repose sur la préparation d'une macro-alcoxyamine PLA-SG 1 capable d'amorcer la NMP du HEA. Celle-ci est obtenue par addition radicalaire intermoléculaire de type 1,2 de l'alcoxyamine MAMA-SG 1 (BIocBuilder) sur un PLA α-acrylate obtenu par ROP en utilisant le monomère HEA comme amorceur et l'octanoate d 'étain (Sn(Oct)2) comme catalyseur. La cytocompatibilité du copolymère PLA-b-PHEA a été vérifiée expérimentalement à travers une mesure quantitative de l' adhésion de cellules de Schwann. Une augmentation de 25% de la densité cellulaire a été mesuré sur un copolymère PLA-b-PHEA 85/15 wt % par rapport à un homo-PLA utilisé comme référence (ANOVA, p = 0. 069). Des études de dégradation in vitro et in vivo chez le rat ont montré qu'une augmentation de la proportion de composé hydrophile PHEA dans le copolymère accélère la perte en masse du matériau et qu'il est possible d'ajuster la cinétiq ue de dégradation du biomatériau en modifiant le rapport PLA/PHEA. Finalement, un procédé expérimental de filtrage de nanofibres par voie électrostatique a permis de concevoir un guide tubulaire tridimensionnel de 15 metre de long, 1 mm de diammètre et 0. 1 mm d'épaisseur, de morphologie fibreuse proche de celle de la matrice extra-cellulaire.

ThiS work aims to design and evaluate a bioresorbable nerve guide channel in order to develop a novel strategy for peripheral nervous system repair. To find an altenative to the autologous nerve graft which is the current clinical Gold Standard, the nerve guide channel we developed is made of poly(D,L-Iactide-b-hydroxyethyl acrylate) (PLA-b-PHEA) block copolymer. The synthesis of the PLA-b-PHEA diblock copolymer combine Ring-Opening Polymerization (ROP) of D. L-Iactide and Nitroxyde-Mediated Polymerization (NMP) of HEA monomer. Our approach to obtain this block copolymer relies on the preparation of SG1-terminated PLA macro-alkoxyamine for further initiation of the NMP of HEA. More precisely, an acrylated end-capped PLA was flrst prepared by ROP of D,L-lactide using HEA monomer as initiator and tin (II) octanoate (Sn(Oct)2) as catalyst. The PLA α-acrylate was further in volved in intermolecular 1,2 radical addition (1,2 IRA) with the MAMA-SG1 macro-alkoxyamine (BlocBuilder) with a high functionnalization yield (90%). The NMP of HEA from this macro-alkoxyamine led to the block copolymers. The cytocompatibility of the PLA-b-PHEA diblock copolymer was checked by quantitative measurement of the Schwann cells adhesion and an increase of 25% of cell density was measured on the PLA-b-PHIEA 85/15 wt % copolymer compared to homo-PLA selected as reference (ANOVA, p = 0,069). Ln vitro and in vivo (rat) degradation studies showed that the increase of PHEA hydrophilic compound proportion in the copolymer accelerates the material weight loss of material and it was possible to tune the degradation kinetics of the biomaterial by varying the PLA/PHEA ratio. Finally, a experimental device to produce nanofibers by electrostatic way was used to prepare tridimensionnal tubular guide with 15 mm length, 1 mm diameter and 0. 1 mm thickness with a fibrous structure close to natural extra-cellular matrix.