Electrospun hybrid nanofibers / nanomats functionalized with ligand-free nanoparticles as a platform for biomedical applications

• Auteur / Autrice : Viraj Pratap Nirwan
• Direction : Andrei Kabashin, Amir Fahmi, Ahmed Al-Kattan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matière condensée et Nanosciences
• Date : Soutenance le 30/04/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Rhine-Waal University
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Tatiana Govorykha Itina
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yanqiu Zhu, Fang Yang
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Tomasz Kowalczyk

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dépôt par laser pulsé

Nanoparticules

Nanofibres

Mots clés libres

.

Electrospinning

Multifunctional hybrid nanofibers

Pulsed Laser-Ablated Nanoparticles

Material Analysis

Résumé

Dans cette recherche, l'accent a été mis sur la combinaison des avantages des nanofibres et de l'immobilisation d'agents fonctionnels par électrofilage.Ainsi, dans ce travail des nanofibres multifonctionnelles ont été fabriquées à partir de polymères tels que le chitosane, le poly (oxyde d'éthylène) (PEO), le polystyrène (PS), ou encore le polycaprolactone (PCL). Ceux-ci ont été par la suite fonctionnalisées avec des nanoparticules d'or (AuNPs), des polymères inorganiques et des nanoparticules de nitrure de titane (TiN NPs). Premièrement, les nanofibres hybrides de composition chitosan(PEO) ont été électrofilées et fonctionnalisées avec des AuNPs, synthétisées par ablation laser ou par methode chimique. Les effets des conditions de préparation et des agents de fonctionnalisation sur les propriétés physico-chimiques des nanofibres fonctionnalisées ont été étudiés. Par la suite, des nanofibres de chitosane pur (AuNPs) ont été obtenues à partir d'une formulation améliorée avec des concentrations plus élevées de chitosane et d'AuNP prepares par procédé laser. Des nanofibres hybrides ont également été fabriquées en mélangeant des polymères inorganiques intelligents, à savoir des poly (ferrocénylphosphinoboranes) avec des homopolymères tels que le polystyrène (PS) et le poly (oxyde d'éthylène) (PEO).Enfin, la thèse rapporte la fabrication de nanofibres à base de polycaprolactone (PCL) décorées de NPs TiN (ultra-propres) préparées par laser. Les nanofibres ont été analysées à l'aide de techniques physico-chimiques habituelles, tandis que les études de compatibilité biologique et de toxicité n'ont montré aucun effet indésirable sur la croissance cellulaire.

In this research, an emphasis was given to combine the advantages of nanofibers and immobilization of functional agents using electrospinning. Multifunctional hybrid nanofibers were fabricated using electrospinning and functionalized with agents such as inorganic nanoparticles and polymers. Nanofibers were analyzed by a selection of techniques such as microscopy, spectroscopy, and thermal analyses, beside toxicity and bio-compatibility assays. Here, multifunctional nanofibers were fabricated from polymers such as chitosan, poly(ethylene oxide) (PEO), polystyrene (PS), polycaprolactone (PCL) and further functionalized with gold nanoparticles (AuNPs), inorganic polymers, and titanium nitride nanoparticles (TiN NPs). First, PEO-chitosan blended nanofibers were electrospun and functionalized with AuNPs, synthesized via both wet-chemistry and pulsed laser ablation processes where effects of preparation conditions and functionalization agents on physico-chemical properties of functionalized nanofibers were investigated. Thereafter, pure chitosan (AuNPs) nanofibers were obtained from an improved formulation with higher concentrations of chitosan and bare laser-ablated AuNPs. Hybrid nanofibers were also fabricated by blending smart inorganic polymers namely poly (ferrocenylphosphinoboranes) with homopolymers such as polystyrene (PS) and poly (ethylene oxide) (PEO). Finally, the thesis reports the fabrication of polycaprolactone (PCL)-based nanofibers decorated with (ultra-clean) bare laser-ablated TiN NPs. The nanofibers were analyzed using usual physico-chemical techniques, while biological compatibility and toxicity studies showed no adverse effect on the cell growth.