Nanocristaux de zéolite pour des applications biomédicales

Zeolite nanocrystals for biomedical applications

• Auteur / Autrice : Kamila Goldyn
• Direction : Valentin Valtchev, Svetlana Mintova
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 16/11/2018
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire catalyse et spectrochimie (Caen ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Maguy Jaber
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valentin Valtchev, Svetlana Mintova, Charlotte Martineau-Corcos, Francesco Di Renzo, Samuel Valable
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Charlotte Martineau-Corcos, Francesco Di Renzo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microbiologie

Hôpitaux -- Désinfection

Stérilisation -- Appareils et matériel

Zéolites

Mots clés libres

Nanozeolites

Applications biomédicale

Délivrance de gaz

Non-toxique

Biomedical applications

Microbiology

Gas delivery

Non-toxic

Résumé

Les propriétés des nanozéolithes, à savoir leur grande surface, leur stabilité hydrothermale et leur nature non toxique, permettent leur utilisation dans des applications prospectives, notamment la biomédecine (capteurs, administration de médicaments et de gaz) et la microbiologie (agents antibactériens). De nombreuses recherches ont été consacrées à l’étude de nouvelles applications biomédicales utilisant des matériaux zéolithiques, toutefois leur plein potentiel n’a toujours pas été pleinement dévoilé.Il est bien connu que la résistance croissante aux traitements établis de tumeurs et d’infections bactériennes par radiothérapie et antibiotiques est un problème de première importance. Par conséquent, le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques pour résoudre ces problèmes est très démandé.L'objectif de cette recherche de doctorat est de synthétiser et de modifier post-synthétiquement des zéolithes nanométriques pour des applications biomédicales. Cela implique l'échange d'ions de zéolithe avec divers cations pour trouver celui qui convient le mieux aux applications souhaitées : le traitement antimicrobien, la réoxygénation des tissus tumoraux et l’administration de gaz.Dans cette étude, nous rapportons: (i) l'effet de la zéolithe FAU de type nanométrique modifiée au cuivre sur les bactéries de type ESKAPE (chapitre 3), (ii) l’utilisation de nanozéolithes contenant du métal comme outil d'oxygénation et de visualisation tissulaire (chapitre 4) et enfin (iii) l'utilisation de nanozéolithes FAU comme vecteur de l'oxyde nitrique et du dioxyde de carbone pour prévenir des maladies potentiellement létales (chapitre 5).

The properties of nanozeolites, namely, large surface area, hydrothermal stability and non-toxic nature, enable their utilization in forward-looking applications, including biomedicine (sensors, drug and gas delivery) and microbiology (antibacterial agents). Hence, a lot of research has been devoted to study the new biomedical applications using zeolitic materials, their full potential has still not been fully unveiled.It is well recognised that growing resistance to already established treatments of tumors and bacterial infections using radiotherapy and antibiotics is a distressing matter. Therefore, the development of new therapeutic strategies towards above issues is of great demand.The goal of this PhD research is to synthesise and post-synthetically modify nanosized zeolites for biomedical applications. This involves the ion-exchange of zeolite with various cations to find the most suitable one for desired applications in regards to antimicrobial treatment, tumour tissue reoxygenation and gas delivery.In this study, we report: (i) the effect of copper modified nanosized FAU type zeolite on ESKAPE type bacteria (Chapter 3), (ii) the metal containing nanozeolite as a tool for tissue oxygenation and visualisation using MRI (Chapter 4), and lastly (iii) the use of FAU nanozeolite as nitric oxide and carbon dioxide gas vector to prevent life threatening conditions (Chapter 5).