Complexes hybrides polyioniques pour l'imagerie médicale

Hybrid polyion complexes as versatile medical imaging nanoprobe

• Auteur / Autrice : Maksym Odnoroh
• Direction : Mathias Destarac, Jean-Daniel Marty
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Macromoléculaire er Supramoléculaire
• Date : Soutenance le 20/10/2023
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie des colloïdes, polymères & assemblages complexes (Toulouse ; 2023-....)
• Jury : Président / Présidente : Eric Franck Benoist
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mona Semsarilar
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Laurent Fontaine, Corine Gerardin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Produits de contraste

Polymères

Imagerie médicale

Mots clés libres

Imagerie

Complexes polyioniques

Polymère

Imaging

Polionic complexes

Polymer

Résumé

Ce projet vise à développer de nouvelles familles d'agents de contraste, obtenues par une voie de synthèse/formulation simple et reproductible à une échelle industrielle, utilisables en imagerie médical (IRM, PET ...). Les agents de contrastes sont obtenus par complexation d'ions utiles en imagerie médicale, comme par exemple des ions Gd, Ga... avec des polymères blocs comprenant une première partie hydrophile et une seconde partie ionisée (ou ionisable qui sera ionisée durant le procédé de préparation). La première partie du polymère permet de stabiliser le complexe en solution afin d'obtenir des solutions colloïdales stables de ces complexes tout en améliorant la furtivité du système. Elle permet également de diminuer considérablement la toxicité des systèmes. La seconde partie du polymère, quant à elle, génère des interactions non-spécifiques avec les ions, ceux-ci jouant le rôle de ponts structuraux entre copolymères. Ainsi, les ions, en plus de leur rôle d'agent de contraste, sont acteur de leur propre formulation par complexation avec les polymères blocs. L'approche utilisée évite ainsi, comme cela a été le cas par le passé, le développement de ligands spécifiques des ions en questions. Des résultats préliminaires (in vitro et in vivo) ont montré le grand potentiel de cette stratégie. Ainsi l'objectif principal de ce projet est de démontrer la versatilité de l'approche proposé permettant d'avoir accès, par un choix judicieux des composants de la formulation (polymères ou ions), à des agents de contraste possédant des fonctionnalités variées permettant par exemple des propriétés de reconnaissance et utilisables dans différentes techniques d'imageries (IRM, PET...).

Interest in the use of nanostructured materials in medicine and diagnostics has grown rapidly in recent years. The dimension of so-called nanomedicine results in new medical effects and requires novel, scientifically demanding chemistry. Thus, drug delivery systems with controllable size and shape in the nm range are needed to deliver bioactive agents and drugs for specific pathological and pharmacological purposes with improved bioavailability and pharmacokinetics. Among them, organic-inorganic nanoparticles, which show great potential for imaging and diagnosis as well as for clinical therapeutics, have started to gain large interest. In order to develop new high sensitivity contrast agents while minimizing synthetic complexity, we plan to use hybrid polyion complexes obtained from complexation between metal ions and anionic block copolymers. Their formation is mainly driven by electrostatic interactions and entropy gain from the release of counter-ions. Moreover, coordination bonds confer an additional factor of stability towards salt addition or dilution, thus avoiding the need for prior encapsulation of metal ions in a specific complex structure. Relaxivity properties and high stability in biological medium obtained from preliminary experiments have shown the great potential of these systems. Hence the main objective of this project is to develop new versatile medical imaging nano-objects easily generated by the non-specific complexation of double hydrophilic block copolymers in the presence of metal ions. The incorporation of different families of ions or polymers within these objects will enable to extent the proposed strategy to multimodal imaging (PET, MRI...) and will also enable to target specific probes.