Design of MOFs based nano-objects for biomedical applications

Conception de nano-objets à base de MOFs pour des applications biomédicales

• Auteur / Autrice : Heng Zhao
• Direction : Christian Serre, Nathalie Steunou, Eddy Dumas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 16/12/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des matériaux poreux de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Établissement de préparation de la thèse : École normale supérieure (Paris ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Julien Nicolas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Serre, Nathalie Steunou, Julien Nicolas, Hélène Brault, Olivier Sandre, Bich-Thuy Doan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Brault, Olivier Sandre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie

Mots clés libres

Metal-organic frameworks (MOFs)

Nanoparticules

Maghémite

Clusters d'or

Synthèse in situ

Anti-inflammatoire

Théranostique

Metal-organic frameworks (MOFs)

Nanoparticles

Maghemite

Gold clusters

In situ synthesis

Anti-inflammatory

Theranostics

Résumé

Les MOFs (Metal-Organic Frameworks) présentent un intérêt particulier pour la libération contrôlée de principes actifs en raison de leur porosité importante et de leur grande versatilité. Ces dernières années, en lien avec le principe de la théranostique, un nombre croissant de MOFs nanométriques (nanoMOFs) ont été développés pour le traitement de tumeurs. Concernant le traitement de maladies inflammatoires, l'utilisation de nanoMOFs reste peu développée. Dans cette thèse, des nanoparticules de maghémite et des nanoparticules d'or ont été associées à des nanoparticules de MIL-100(Fe) en utilisant une stratégie de synthèse in situ, "verte" et à température ambiante. Les hétérostructures ainsi obtenues ont été étudiées pour des applications de libération de médicaments. Ces MOFs hiérarchisés biodégradables montrent de remarquables capacités d'encapsulation de médicaments, une libération contrôlée de ces principes actifs, d'excellents effets anti-inflammatoires et sont prometteurs pour des applications en imagerie de résonance magnétique (MRI). Par ailleurs, des nanoclusters Au25 ont été associés à différents nanoMOFs biocompatibles à base de zinc ou de zirconium, ouvrant des perspectives prometteuses pour le suivi de traitements par imagerie de fluorescence dans la seconde fenêtre du proche infrarouge.

Metal-Organic Frameworks (MOFs) are of strong interest in drug delivery due to their porosity and versatility. Encouraged by the concept of “theranostics”, an increasing number of theranostic nanoscale MOFs (nanoMOFs) have been widely developed for tumor treatment in recent years. However, concerning inflammatory disease therapy, nanoMOFs are still in their infancy. Via an in situ room temperature green synthesis strategy, maghemite nanoparticles and gold nanoclusters (Au25 NCs) have been successfully integrated into MIL-100(Fe) nanoparticles in this thesis. The obtained heterostructures were further investigated for drug delivery applications. These biodegradable hierarchical MOFs showed extremely high drug loading capacity, stimuli-responsive release and ideal anti-inflammatory effects including promises for magnetic resonance imaging (MRI). As a perspective study, fluorescent cysteine capped Au25 NCs could also be assembled into different biocompatible zinc or zirconium based nanoMOFs, which paves the way for near infrared II window fluorescence imaging guided therapy.