Modification de terpenoïdes pour des surfaces polymères à visées antibactériennes

Modification of terpenoid molecules to enhance antibacterial properties of polymer surfaces

• Auteur / Autrice : Tianyue Wei
• Direction : Caroline Aymes chodur
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 14/10/2020; Soutenance le 18/11/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Synthèse de Molécules et de Macromolécules pourle Vivant et l'Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Chimie (2020-....)

Mots clés

Mots clés libres

Polymères biocompatibles

Propriétés antibactériennes et antiadhésives

Fonctionnalisation de surface

Greffage par activation plasma

Analyse physico-chimique

Biocompatible polymers

Antibacterial and anti-adhesive properties

Antimicrobial and antifouling properties

Surface func- tionalization

Plasma activation grafting

Physicochemical analysis

Résumé

Le sujet de recherche proposé consiste à envisager le traitement de surface de polymères biocompatibles tels que les élastomères de silicone (polydiméthylsiloxane) afin de leur conférer des propriétés antibactériennes, antiadhésives et hydrophiles. Ces polymères sont largement utilisés dans le domaine médical comme dispositifs médicaux implantables (prothèses orthopédiques, valves cardiaques) ou non (lentilles de contact, cathéters, gaines d'endoscopes…). Leur biocompatibilité est un atout qui est en revanche contrebalancée par leur hydrophobicité qui entraîne l'adhésion privilégiée de bactéries et de protéines lorsqu'ils sont en contact avec le milieu biologique; la conséquence est bien connue avec par exemple la formation de biofilms, à l'origine des maladies nosocomiales contractées en milieu hospitalier et le phénomène d'occlusion lorsqu'il s'agit de cathéters, notamment pour l'utilisation en urologie. Différentes voies ont été jusqu'à présent explorées par différentes équipes, pour conférer des propriétés antibactériennes à ces matériaux (adsorption de molécules antibiotiques, greffages chimiques de molécules aux propriétés chimiques adaptées, dépôt d'atomes d'argent en surface des matériaux, activation de surface puis fonctionnalisation chimique…). La stratégie envisagée ici est d'activer dans un premier temps la surface par un traitement par plasma froid en faisant varier la nature du gaz plasma et de fonctionnaliser dans un second temps, cette surface chimiquement. L'expertise du laboratoire dans la fonctionnalisation de surface à l'aide d'antibactériens naturels, sera fort utile pour modifier les propriétés de surface des silicones. Dans ce travail, un effort particulier sera porté sur l'analyse physico-chimique des surfaces aux différentes étapes de leur modification grâce aux outils disponibles au sein du laboratoire ou par le biais de collaborations (XPS, AFM, ToF SIMS, …) Lorsque la matrice aura été optimisée, nous nous efforcerons d'évaluer la durabilité du traitement dans le temps et en conditions d'utilisation ainsi que la constance des propriétés physico- chimiques du matériau. L'évaluation antibactérienne des matériaux ainsi synthétisés, sera effectuée grâce à la collaboration avec l'“Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC) - UMR 9198” qui est une unité mixte de recherche (CEA, CNRS, Université Paris-Saclay). Mots-clefs : Polymères biocompatibles, Fonctionnalisation de surface, Propriétés antibactériennes et antiadhésives, Analyse physico-chimique, Greffage par activation plasma, Elastomères de silicone

Our research project consists in the surface treatment of biocompatible polymers such as silicones elastomers (polydimethylesiloxane) in order to give them antimicrobial, antifouling and hydrophylic properties. Those polymers are widely used in the medical field as implantable medical devices (heart valves, orthopædic devices) as well as non-implantable devices (contact lenses, catheters, endoscope housings ). Their biocompatibility is an asset but is also balanced by the polymer's hydrophobicity that induces the preferred adherence of bacteria and proteins when they are in contact with biological media; a well-known consequence is the biofilm formation that can induce nosocomial diseases (hospital-acquired infections) as well as the catheters encrustation that commonly occurs with urinary catheters. Various approaches have been explored so far, in order to confer antimicrobial properties to those materials (immobilization of antibiotics, grafting of chemically adapted molecules, silver coated surfaces, surface activation and chemical functionalization ). The present strategy is to activate the surface in a first step by using a cold plasma with different gases and to functionalize the surface by means of biocide molecules in a second step. The laboratory experience in surface functionalization by means of natural antibacterial compounds, will be very helpful to modify the silicone's surface. In this project, particular efforts should be made on the physico-chemical analysis of the surfaces at their different modifications steps, through analytical tools available in the laboratory or through collaborations (XPS, AFM, ToF SIMS ). When the polymer matrix will be optimized, we will assess to evaluate the persistence of the antimicrobial activity with time and operating conditions as well as the consistency of the physico- chemical properties of the material. The antibacterial assessment of the synthesized materials with be possible through the collaboration with the “Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC) - UMR 9198” which is a mixed research unit (CEA, CNRS, Université Paris-Saclay). Key words: Biocompatible polymers, Surface functionnalization, Antimicrobial and antifouling properties, Silicone elastomers, Plasma grafting, Physico-chemical analysis