Développement de prothèses ePTFE antibactériennes implantables pour les tissus mous

Development of implantable antibacterial ePTFE prostheses for soft tissues

• Auteur / Autrice : Yaëlle Roina
• Direction : Guillaume Herlem, Frédéric Auber
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Médecine, santé publique, environnement et société
• Date : Soutenance le 01/02/2023
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Nanomédecine, imagerie, thérapeutique (Besançon) - Nanomédecine, imagerie, thérapeutique (Besançon)
• Partenaire(s) de recherche : site de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Didier Hocquet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Marie Gonçalves
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Ameduri, Lydie Ploux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tissu mou

Antibactériens

Fonctionnalisation des surfaces (chimie)

Fluoropolymères

Polytétrafluoréthylène

Prothèses

Mots clés libres

Prtohèse

Polymère fluoré

Fonctionnalisation

Biocomptabilité

Antibactérien

Prothesis

Fluorinated polymer

Fonctionnalization

Biocomptability

Antibacterial

Résumé

Bien que largement utilisé dans le domaine de la chirurgie et du médical plus généralement, le polytétrafluoroéthylène expansé (ePTFE) présente également des inconvénients importants, comme celui de la colonisation de bactéries multirésistantes et la formation de biofilms qui peuvent engendrer de graves conséquences sur la santé des patients. Il existe un besoin urgent d'empêcher ces colonisations bactériennes de survenir sans utilisation d'antibiotiques. C'est à cette fin que notre projet intervient. Ce manuscrit présente une nouvelle méthode de fonctionnalisation de surface du ePTFE consistant à mélanger des composés aliphatiques aminé ainsi qu'un métal alcalin, le lithium. Cette solution conduit à la défluoration et l'amination de surface du matériau, et caractérisé par spectroscopie XPS et IR-ATR. Ces traitements chimiques entrainent des modifications de propriétés physico-chimiques importantes comme la rigidification de la surface, ou son changement en surface hydrophile. Ces matériaux aminés sont ensuite fonctionnalisés par physi ou chimisorption de molécules antibactériennes. Par la suite, ces matériaux sont évalués par des tests de cytotoxicité indirecte. Six matériaux ont été sélectionnés par ce moyen comme potentiellement éligibles à une application médicale. Leur efficacité antibactérienne contre 6 souches à l'origine de maladies nosocomiales est enfin évaluée. Selon le composé aminé ou la molécule antibactérienne utilisés, des tendances se dessinent sur le nombre de bactéries affectées par les matériaux. Un des matériaux fonctionnalisés se démarque des autres, avec une probable activité antibactérienne sur toutes les souches testées.

Although widely used in the field of surgery and, more generally, medicine, ePTFE also has significant drawbacks, such as the colonization of mÛiti-resistant bacteria which can have serious consequences on the health of patients. There is an urgent need to prevent these bacterial colonizations from occurring, without the use of antibiotics. It is to this end that our project intervenes. This manuscript presents a new surface functionalization method consisting in mixing aliphatic amino compounds and an alkali metal, lithium. This solution leads to defluorination and surface amination of the material, which have been proven by XPS and IR­ATR spectroscopy. These chemical treatments Jead to modifications of important physico-chemical properties such as the stiffening of the surface, or its change into a hydrophilic surface. These amino materials are then functionalized by immersion or grafting of antibacterial molecules. Subsequently, these materials are evaluated by indirect cytotoxicity assays. Six materials were selected by this mean as potentially eligible for medical application. Their antibacterial efficiency against 6 strains causing nosocomial diseases is then evaluated. Depending on the amino compound or the antibacterial molecule used, trends emerge in the number of bacteria affected by the materials. One of the functionalized materials stands out from the others, with probable antibacterial activity on ail the strains tested