Développement de stratégies chimiques pour préparer des nanotubes multifonctionnels pour la thérapie anticancéreuse

Development of chemical strategies to prepare multifunctional carbon nanotubes for anticancer therapy

• Auteur / Autrice : Cinzia Spinato
• Direction : Alberto Bianco
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 28/09/2015
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Immunologie, immunopathologie et chimie thérapeutique (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Bégin-Colin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Enzo Menna, Eric Doris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie pharmaceutique

Vecteurs de médicaments

Bioconjugués

Nanotubes

Mots clés libres

Nanotubes de carbone

Réaction nitrene

Délivrance de molécules thérapeutiques

Radiothérapie

Carbon nanotubes

Nitrene reaction

Drug delivery

Gene silencing

Radiotherapy

Résumé

L’application de nanotubes de carbone (CNTs) dans le domaine biomédical a été largement explorée grâce à leur propriétés physico-chimiques et à leur biocompatibilité. Par la fonctionnalisation extérieur et/ou intérieur des CNTs c’est possible de préparer des nouveaux conjugués avec différentes propriétés et applications. On a exploré la modification des nanotubes par voie covalente pour leur utilisation comme vecteurs de biomolécules pour achever la thérapie anticancéreuse. Pendant ma thèse, j’ai travaillé sur trois projets: l’application de différentes approches pour la conversion des groupes acides carboxyliques de MWCNTs oxydés en amines, dans le but de préparer des conjugués capables de complexer du siRNA (petits ARN interférents). Dans un second projet, j’ai développé des conjugués à base de nanotubes de carbone couplés avec un fragment d’anticorps thérapeutique via une liaison clivable afin d’en étudier le potentiel antitumoral. Dans le dernier projet, on a achevé la fonctionnalisation de CNTs remplis avec des molécules radioactivables par cycloaddition de nitrene et ensuite conjugué un anticorps de ciblage tumoral. Le but été d’utiliser les nanotubes comme vecteurs pour la délivrance de radioactivité à l'intérieur des cellules tumorales ciblées par l’anticorps. On a aussi conduit des investigations biologique, afin d’évaluer la toxicité et l’efficace de ce conjugué.

The application of carbon nanotubes (CNTs) in the biomedical field has been widely explored thanks to their physico-chemical properties and their biocompatibility. By the external and/or internal functionalization of CNTs it is possible to prepare novel conjugates tailoring different properties and applications. We have investigated the covalent derivatization of CNTs by different chemical strategies to achieve suitable carriers for anticancer therapy. In one project, we have explored the conversion of the carboxylic groups of oxidized CNTs into amino groups, and the ability of these conjugates to complex genetic material, for gene delivery. In another project, CNTs have been functionalized with linkers bearing a cleavable disulfide bond, and further conjugated to a therapeutic nanobody for controlled intracellular drug release. Finally, we have investigated the reactivity of close-ended CNTs filled with radioactivable material toward Bingel and nitrene cycloadditions and the conjugation of a targeting antibody, for the target delivery of radioactivity. By several characterization techniques we have proved that the antibody is covalently grafted to the CNT-carrier and it still possesses its targeting ability. Investigations on the biological profile of these conjugates (cytotoxicity, targeting, uptake, biodistribution) have been also carried out.