Développement de réseaux dégradables avec des propriétés d'actuation, de bioadhésion ou d'auto-réparation pour des applications biomédicales

Development of degradable networks with actuation, bioadhesive or self-healing properties for biomedical applications

• Auteur / Autrice : Mathilde Grosjean
• Direction : Benjamin Nottelet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 28/03/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IBMM - Institut des Biomolécules Max Mousseron
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : C5. Biopolymères Artificiels
• Jury : Président / Présidente : Laurent Corte
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benjamin Nottelet, Audrey Llevot, Patrice Woisel, Sandra Van vlierberghe
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Patrice Woisel, Sandra Van vlierberghe

Mots clés

Mots clés libres

Copolymère en étoile

Élastomère dégradable

Hydrogel dégradable

Actuation

Bioadhésion

Auto-réparation

Star-shaped copolymer

Degradable elastomer

Degradable hydrogel

Actuation

Bioadhesion

Self-healing

Résumé

Les biomatériaux sont développés pour être utilisés dans des applications biomédicales afin de supporter, améliorer ou remplacer une fonction biologique ou un organe endommagé. En particulier, les biomatériaux polymères présentent un grand intérêt puisque les polymères dégradables jouent de nos jours un rôle important dans le domaine médical, plus particulièrement pour le développement d’implants résorbables ou pour la délivrance de principes actifs. Il est aussi possible de modifier les polymères avec différents groupements chimiques pour obtenir des polymères fonctionnels avec des propriétés spécifiques, permettant le design de biomatériaux « intelligents ». L’objectif principal de ce travail a été le développement d’une plateforme macromoléculaire dans le but d’obtenir des réseaux dégradables et fonctionnels avec des propriétés d’actuation, d’auto-réparation ou de bioadhésion pour des applications biomédicales. A partir d’une famille de copolymères PEG-PLA en étoile fonctionnalisés avec différents groupements chimiques, plusieurs matériaux ont pu être obtenus. Des tubes capables de s’auto-enrouler rapidement par immersion dans l’eau ont été préparés en combinant un matériau hydrophobe et un matériau hydrophile. Des élastomères capables de s’auto-réparer à 37°C ont été obtenus grâce à la présence de liaisons physiques réversibles ou de liaisons chimiques dynamiques au sein du réseau. Enfin, différents systèmes bioadhésifs basés sur des hydrogels ont été étudiés. Ces matériaux ont également participé au développement d’un traitement curatif des inflammations du colon, via le design de patchs auto-enroulés pouvant être chargés avec des anti-inflammatoires ou des cellules souches.

Biomaterials are designed to be used in medical applications to support, enhance, or replace a biological function or damaged organs. Polymeric biomaterials have become of great interest since degradable polymers play nowadays an important role in the medical field, specifically for the development of resorbable implants of for the delivery of active ingredients. It is also possible to modify the polymers with different chemical groups to obtain functional polymers with specific properties enabling the design of ‘smart’ biomaterials. The main objective of this project was the design of a macromolecular platform to yield functional degradable networks with actuation, self-healing or bioadhesive properties for biomedical applications. From a family of star-shaped PEG-PLA copolymers functionalized with various chemical groups at the chain-ends, different materials were obtained. Tubes with the ability to quickly self-roll when immersed in water were prepared through the combination of hydrophobic and hydrophilic materials. Elastomers with self-healing properties at 37°C were obtained thanks to the presence of reversible physical bonds or dynamic chemical linkages in the network. Finally, different bioadhesive systems based on hydrogels were studied. These materials have also been involved in the development of a curative treatment for colonic inflammation, via the design of self-rolling patches that can be loaded with anti-inflammatory drugs or stem cells.