Elaboration et caractérisation de biomatériaux antimicrobiens à base d'alginate pour des applications dans les domaines médicaux et marins

Elaboration and characterization of alginate based biomaterials for applications in the medical and marine fields

• Auteur / Autrice : Léa Abi Nassif
• Direction : Benoît Lescop, Maher Abboud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 25/01/2019
• Etablissement(s) : Brest en cotutelle avec Université Saint-Joseph (Beyrouth)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance
• Jury : Président / Présidente : Wehbeh Farah
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoît Lescop, Maher Abboud, Wehbeh Farah, Roland Habchi, Sophie Sablé, Stéphane Rioual, Claire Hellio, Maha Daou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Roland Habchi, Sophie Sablé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomatériaux

Antibactériens

Biofilms

Mots clés libres

Alginate

Cuivre

Zinc

Antibactérien

Biocompatible

Biofilm

Alginate

Copper

Zinc

Antibacterial

Biocompatible

Biofilm

Résumé

Le phénomène de biofouling affecte toute surface immergée dans un milieu aqueux, le recouvrant par un biofilm que ce soit dans le milieu médical ou marin. Afin de lutter contre ce phénomène, lors de ce travail, des matériaux biosourcés à base d’alginate ont été élaborés. Pour des applications dans le milieu médical, des films d’hydrogel de surface lisse ou poreuse et des films déposés sur acier par électrophorèse ont été élaborés. La présence de cuivre et zinc sous leur forme ionique Cu2+ et Zn2+ a été démontrée. Tous les films à base de cuivre et de zinc ont montré des propriétés antibactériennes contre des souches de bactéries pathogènes. Des volumes d’hydrogel d’alginate à base de calcium, cuivre et zinc ont été aussi élaborés pour des applications dans le monde marin. La stabilité des différents matériaux a été étudiée dans différents milieux et à différentes températures. La propriété antimicrobienne de ces hydrogels a été démontrée sur deux souches de microalgues ainsi que sur quatre souches de bactéries marines sans toxicité. Finalement, le retardement de la formation de biofilms sur la surface d’acier inoxydable a été étudié par la méthode d’OCP en présence de matériaux à base de zinc.

Biofouling is a phenomenon that affects every surface that is immersed in an aquatic medium covering it by a biofilm either in the medical or marine field. In order to prevent this phenomenon, in this work, biosourced alginate materials were elaborated. For applications in the medical field, hydrogel films of smooth or porous surface and films coating stainless steel by electrophoresis were elaborated. The presence of copper and zinc in their ionic form Cu2+ and Zn2+ was demonstrated.All the copper and zinc based films showed antibacterial properties on pathogenic bacterial strains.Alginate hydrogels in bulk based on calcium, copper and zinc were also elaborated for applications in the marine field. Stability of the different materials was studied in different mediums and at different temperatures. The antimicrobial property of these hydrogels based on copper and zinc was demonstrated on two microalgae stains as well as on four marine bacteria strains with no sign of toxicity. Finally, the delay in the formation of biofilms on stainless steel surfaces was studied by the OCP method in the presence of zinc based materials.