Encapsulation de protéines dans des systèmes polymériques particulaires par des procédés sans solvants toxiques pour l'ingénierie tissulaire du cartilage

Protein encapsulation into polymeric particulate systems using non-toxic solvents for cartilage tissue engineering

• Auteur / Autrice : Amin Swed
• Direction : Frank Boury
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacie
• Date : Soutenance le 10/07/2015
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : Biologie-Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Micro et nanomédecines biomimétiques (MINT - UMR_S 1066) - Micro-et nanomédecines biomimétiques - MINT - INSERM U1066- MINT "Bio-inspired Micro and Nanomedicine"- F-49933 Angers- France; LUNAM Université- F-49933 Angers- France. - Micro et nanomédecines biomimétiques / MINT
• Jury : Président / Présidente : Catherine Le Visage
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abdelhamid Elaissari, Christine Jérôme

Mots clés

Mots clés contrôlés

Encapsulation (chimie)

Substituts du cartilage

Cartilage

Mots clés libres

Encapsulation

Nanoparticules

Microparticules

Plga

Tgf-Β1

Solvants non toxiques

Libération contrôlée

Ingénierie tissulaire

Encapsulation

Nanoparticles

Microparticles

Plga

Tgf-Β1

Non-Toxic solvents

Sustained release

Tissue engineering

Résumé

Ce travail a été mené afin de développer des systèmes polymériques particulaires chargés en facteur de croissance (TGF-β1) en vue d’une application à l’ingénierie tissulaire du cartilage. Tout d’abord, des nanoparticules d’acide poly(lactique-co-glycolique) (PLGA) ont été générées par un procédé basé sur la séparation de phase. De plus, des microparticules de PLGA ont été formées à l’aide d’un procédé d’émulsification/extraction du solvant en milieu CO2 pressurisé. L’un des avantages de ces procédés de formulation est l’utilisation de solvants injectables, non toxiques et non volatils. Les systèmes polymériques préparés ont été caractérisés et des particules sphériques à libération contrôlée ont été obtenues avec un rendement d’encapsulation satisfaisant tout en préservant l’activité biologique du facteur de croissance. Les particules chargées en TGF-β1 ont ensuite été incorporées dans un hydrogel injectable à base d’un dérivé cellulosique silanisé (Si-HPMC) contenant des cellules souches. Le biomatériau obtenu a été caractérisé en termes de morphologie, de propriétés rhéologiques et pour sa capacité à libérer le facteur de croissance. La libération contrôlée et localisée du TGF-β1 pourrait induire la survie, la prolifération ainsi que la différenciation chondrocytaire des cellules souches associées ce qui contribuerait à la régénération du cartilage. En conclusion, le biomatériau hybride élaboré au cours de ce travail possède un potentiel prometteur pour l’ingénierie tissulaire du cartilage.

The aim of this work is to develop polymeric particulate systems loaded with transforming growth factor (TGF-β1) for cartilage tissue engineering application. First, nanoparticles of PLGA (poly(lactic-co-glycolic) acid) were generated using a phase separation method while PLGA microparticles were prepared by an emulsification/extraction process in CO2 medium. Interestingly, non-toxic, non-volatile injectable solvents were used in the formulation processes. The prepared polymeric systems were characterized; spherical particles with sustained release were obtained and satisfactory encapsulation efficiency was achieved with preservation of the growth factor bioactivity. TGF-β1-loaded particles were then incorporated within injectable silanized cellulose-based hydrogel (Si-HPMC) containing stem cells. The obtained biomaterial was characterized in terms of morphology, rheological properties and release study. The local and sustained release of TGF-β1 could induce survival, proliferation and differentiation of stem cells into chondrocytes which may promote cartilage regeneration. To conclude, the elaborated hybrid biomaterial has a promising potential for cartilage tissue engineering.