Synthèse et caractérisation de composites polyoxométallates / nanoparticules métalliques pour des applications biomédicales

Synthesis and characterization of polyoxometalates / metallic nanoparticles composites for biomedical applications

• Auteur / Autrice : Somia Tomane
• Direction : Pierre Mialane, Anne Dolbecq, Souhir Boujday
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 15/03/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Lavoisier de Versailles
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Laure Catala
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Roberta Brayner, Laurent Ruhlmann, Anne Vallée, Florence Volatron
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Roberta Brayner, Laurent Ruhlmann

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance bactérienne aux médicaments

Polyoxométallates

Nanoparticules

Anticancéreux

Antibactériens

Mots clés libres

Antibactériens

Anticancéreux

Nanoparticules

Polyoxométallates

Antibacterial

Anticancer

Nanoparticles

Polyoxometalates

Résumé

Les polyoxométallates (POMs) sont des oxydes moléculaires anioniques constitués de métaux à hauts degrés d’oxydation et qui possèdent de nombreuses propriétés biomédicales (anticancéreuses, antibactériennes, …). Cependant, les POMs sont souvent instables en milieu biologique et pénètrent difficilement les cellules. Il est donc nécessaire de les combiner à d’autres entités comme les nanoparticules d’or (AuNPs), qui sont biocompatibles, facilement fonctionnalisables et qui permettent de vectoriser les complexes POMs tout en améliorant leur stabilité. Ces travaux de thèse concernent la mise au point de voies de synthèses d’AuNPs fonctionnalisées par des POMs hybrides comportant des ligands bisphosphonates ainsi que l’évaluation de leurs propriétés antibactériennes et anticancéreuses. Tout d’abord, un nouveau polyoxovanadate réduit possédant des centres VIV et des ligands alendronate a permis l’obtention en une étape d’AuNPs fonctionnalisées, le POM jouant le rôle de réducteur et d’agent stabilisant. Les propriétés antibiofilm de ces assemblages ont été mises en évidence. Cette étude a ensuite été étendue aux nanoparticules d’argent. Dans un second temps, des nano-composites associant des AuNPs et un polyoxomolybdate fonctionnalisé par un ligand zoledronate aux propriétés anticancéreuses ont été synthétisés. En conditions photothermiques (PTT), ces assemblages se sont révélés efficaces sur une ligne cellulaire du cancer de la prostate (PC3). Enfin, un polyoxomolybdate réduit et fonctionnalisé par un ligand alendronate a permis la synthèse par micro-onde d’AuNPs sphériques mais aussi pour la première fois de forme branchées.

Polyoxometalates (POMs), which are anionic molecular oxides containing metals in high oxidation state, exhibit numerous biomedical properties (anticancer, antibacterial, ...). However, POMs are often unstable in biological media and encounter difficulties penetrating cells. It is therefore necessary associating them with other entities such as gold nanoparticles (AuNPs), which are biocompatible and easily functionalized and allow vectorizing POMs while improving their stability. The objective of this PhD work is to develop synthesis pathways of AuNPs functionalized by hybrid POMs containing bisphosphonate ligands, and the evaluation of their antibacterial and anticancer properties. Firstly, a new reduced polyoxovanadate incorporating VIV ions and alendronate ligands was used to obtain AuNPs in one step, the POMs acting as reducing and stabilizing agents. The antibiofilm properties of the obtained composites were demonstrated. This study was then extended to silver nanoparticles. Then, nano-composites combining AuNPs and a polyoxomolybdate functionalized with zoledronate ligands, which present anticancer properties, were synthesized. Under photothermal (PTT) conditions, these assemblies were shown to be highly active on a prostate cancer cell line (PC3). Finally, a reduced hybrid polyoxomolybdate bearing alendronate ligands allowed the microwave synthesis of spherical AuNPs and for the first time POM functionalized gold nanostars.