Elaboration de nanoparticules magnétiques et bioactives pour le traitement du cancer et la régénération de tissus osseux

par Xavier Kesse

Thèse de doctorat en Ingénierie de la Santé

Sous la direction de Jean-Marie Nedelec et de Charlotte Vichery.

Le président du jury était Christèle Combes.

Le jury était composé de Stéphane Descamps.

Les rapporteurs étaient Sylvie Bégin-Colin, Thierry Gacoin.


  • Résumé

    La plupart des patients atteints de cancer développent également des métastases osseuses dues à la migration des cellules tumorales primaires. L’extraction de la masse tumorale par une intervention chirurgicale fait partie des traitements classiques utilisés en milieu clinique, néanmoins elle détériore considérablement la qualité de vie du patient. Dans un tel contexte, il est donc nécessaire d’améliorer cette thérapie afin de minimiser les inconvénients qui y sont associés. Nous proposons l’élaboration d’un biomatériau multifonctionnel, constitué de verre bioactif et de nanoparticules magnétiques en vue de combiner les effets bénéfiques de la régénération osseuse et de la destruction des cellules cancéreuses par hyperthermie magnétique. En effet, après implantation de ces particules dans le défaut osseux généré par l’exérèse de la masse tumorale, la production de chaleur sous champ magnétique alternatif pourrait détruire les cellules cancéreuses restantes ou résurgentes, puis le verre bioactif induirait la minéralisation osseuse dans la cavité. Dans une première partie, l’influence des paramètres de synthèse (voie sol-gel) sur la composition et les propriétés texturales de nanoparticules bioactives (SiO2-CaO) a été étudiée. L’impact de la composition sur leur bioactivité a ensuite été évalué. Dans une deuxième partie, des nanoparticules à structure cœur-coquille composées de maghémite (γ-Fe2O3) et de verre bioactif (SiO2-CaO) ont été synthétisées et caractérisées. Les bonnes performances en termes de pouvoir chauffant (SAR) et de bioactivité des hétérostructures γ-Fe2O3@SiO2-CaO ouvrent la voie pour leur utilisation pour le traitement des tumeurs osseuses.

  • Titre traduit

    Elaboration of magnetic and bioactive nanoparticles for cancer treatment and bone tissue regeneration


  • Résumé

    Most patients suffering of cancer develop bone metastases because of the migration of primary tumors cells. Surgical extraction is one of the commonly used therapies in clinical settings but deteriorates significantly the patient quality of life. In this context, it is needed to improve this therapy to minimize its side effects. We propose to design a new kind of multifunctional biomaterial, composed of bioactive glass and iron oxide nanoparticles to combine the benefits of bone regeneration and destruction of cancerous cells through magnetic hyperthermia. Indeed, these particles could be implanted into the cavity originating from the tumor removal, and the heat produced by the magnetic particles in an alternative magnetic field would destroy selectively the remaining or resurgent cancerous cells. Finally, the bioactive glass would induce the bone regeneration in the cavity. In a first part of this work, the influence of the synthesis parameters (sol-gel process) on the composition and the textural properties of bioactive nanoparticles (SiO2-CaO) have been studied. The impact of their composition on their bioactivity has then been investigated. In a second part, core/shell nanoparticles composed of maghemite (γ-Fe2O3) and bioactive glass (SiO2-CaO) have been synthesized and characterized. The good performances in terms of heating power (SAR) and bioactivity of the γ-Fe2O3@SiO2-CaO heterostructures pave the way to their use for bone cancer treatment.


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