Développement et optimisation de deux procédés supercritiques d'élaboration de nanoliposomes pour l'encapsulation de siARN

Development and optimization of two supercritical processes for the elaboration of nanoliposomes for the encapsulation of siRNA

• Auteur / Autrice : Mathieu Martino
• Direction : Elisabeth Badens, Adil Mouahid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement. Génie des procédés
• Date : Soutenance le 14/06/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de l'environnement (Aix-en-Provence)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Procédés Propres (M2P2) (Marseille, Aix-en-Provence)
• Jury : Président / Présidente : Géraldine Piel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joseph Ciccolini, Camille Desgrouas
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Raphaëlle Savoire, Nora Ventosa

Mots clés

Mots clés contrôlés

Liposomes

Encapsulation (chimie)

Nanochimie

Procédés chimiques

Mots clés libres

CO2 supercritique

Nanoliposomes

Procédés supercritiques

Optimisation

Encapsulation

SiARN

Supercritical CO2

Nanoliposomes

Supercritical processes

Optimization

Encapsulation

SiRNA

Résumé

Les liposomes sont des vésicules caractérisées par une ou plusieurs bicouches lipidiques entourant un noyau aqueux. Les liposomes peuvent être utilisés comme vecteurs pour la délivrance de principe actifs dans les organes cibles dans des traitements thérapeutiques. Pour faciliter la fusion avec les cellules cibles, les diamètres des liposomes doivent être inférieurs à 150 nm. Une synthèse bibliographique recensant les différentes techniques d’élaboration de liposomes conventionnelles et en milieu supercritique est présentée. Ensuite, une étude expérimentale a été menée afin de mettre au point et d’optimiser deux procédés d’élaboration de nanoliposomes en supercritique. Le premier procédé mis au point est un procédé batch avec dépressurisation à ΔP constante dans l’autoclave. Ce procédé permet l’élaboration de liposomes de tailles comprises entre 61 et 203 nm. Le deuxième procédé est un procédé milli-fluidique fonctionnant en continu et permettant d’élaborer des liposomes avec des diamètres compris entre 124 et 166 nm. L’influence de la pression (de 9 à 15 MPa), de la température (de 35 à 45 °C) et de la concentration en phospholipides (de 0,1 à 1,9 % massique) sur les propriétés des liposomes formés (taille et distribution de taille) a été étudiée. Le paramètre clé pour le contrôle des propriétés des liposomes est la concentration en phospholipides. Enfin, des premiers essais d’encapsulation de siARN servant dans le traitement de la progéria ont été réalisés. Les analyses en Western Blot ont montré une efficacité de traitement par la baisse de l’expression de la lamine A et l’obtention de formulations moins toxiques que les agents de transfections généralement utilisés

Liposomes are vesicles characterized by one or more lipid bilayers enclosing an aqueous core. Liposomes can be used as vectors for the delivery of active ingredients to target organs in therapeutic treatments. To facilitate fusion with target cells, liposome diameters must be smaller than 150 nm. Firstly, a bibliographic synthesis listing the different techniques for the elaboration of liposomes, both conventional and in supercritical media, was carried out. Then an experimental study was carried out in order to develop and optimize two processes of elaboration of nanoliposomes using a supercritical route. The first process developed is a batch process with a depressurization performed maintaining a constant pressure in the autoclave. This process allows the elaboration of liposomes with sizes between 61 and 203 nm. The second process is a milli-fluidic process operating continuously and allowing the elaboration of liposomes with diameters between 124 and 166 nm. The influence of pressure (from 9 to 15 MPa), temperature (from 35 to 45 °C) and phospholipid concentration (from 0.1 to 1.9 mass %) were quantified on the properties of the liposomes formed (size and size distribution). The key parameter for the control of liposome properties is the phospholipid concentration. Finally, first attempts to encapsulate siRNAs used in the treatment of progeria have been performed. Western blot analyses showed an efficiency of treatment by decreasing the expression of lamin A and obtaining less toxic formulations than the generally used transfections agents