Développement de scaffolds nanocomposites poreux pour le traitement de l'ostéoradionécrose mandibulaire

Development of porous nanocomposite scaffolds for the treatment of mandibular osteoreradionecrosis

• Auteur / Autrice : Gabriele Vecchio
• Direction : Vincent Darcos
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 15/01/2021
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IBMM - Institut des Biomolécules Max Mousseron
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : C5. Biopolymères Artificiels

Mots clés

Mots clés libres

Nanocomposites

Ostéoradionécrose

Polymères

Bioverres

Nanocomposites

Osteoradionecrosis

Polymers

Bioglasses

Résumé

Les cancers ORL sont au 5ème rang en France en termes d'incidence. On estime à 7500 nouveaux cas par an en France de cancer de la cavité orale. Plus de 70% des patients avec un cancer de la cavité buccale ou de l'oropharynx bénéficient d'un traitement par radiothérapie. L'ostéoradionécrose est une complication tardive et sévère de la radiothérapie et son incidence est estimée à 10%. L'objectif de ce projet de thèse est le développement d'un matériau composite organique-inorganique poreux, pro-angiogénique et antibactérien pour la reconstruction osseuse consécutive à une ostéoradionécrose (taille de défauts osseux supérieures à 1 cm). La fonctionnalisation à façon de particules inorganiques de bioverre par des polymères dégradables de type poly(acide lactique) sera couplée au procédé « freeze-casting » (congélation dirigée pour la génération de porosité) pour permettre le contrôle fin des propriétés du nanocomposite final. L'effet de différents paramètres (type de particules, nature et fonctionnalisation des polymères, taux de greffage, solvant, gradient de température…) sur la porosité (organisation, taille) et sur les propriétés physico-chimiques et biologiques du substitut osseux sera étudié. La méthodologie qui sera suivie au cours de cette thèse vise à établir un lien entre la composition et la structure multi-échelle de ces matériaux poreux d'une part, et leurs propriétés physico-chimiques et biologiques d'autre part. Elle inclut notamment les grandes étapes suivantes : 1) Synthèse et caractérisation des nanoparticules de bioverre et des (co)polymères, 2) Fonctionnalisation des nanoparticules minérales avec le polymère (particules core-shell), 3) Elaboration des scaffolds nanocomposites poreux par freeze-casting, 4) Etude de la porosité et des propriétés mécaniques du matériau, 5) Etude des mécanismes physico-chimiques de dégradation in vitro, 6) Evaluation des propriétés biologiques in vitro (cytocompatibilité et comportement antibactérien).

ENT cancers rank 5th in France in terms of incidence. An estimated 7,500 new cases of oral cavity cancer per year are reported in France. More than 70% of patients with oral or oropharyngeal cancer receive radiation therapy. Osteoradionecrosis is a late and severe complication of radiotherapy and its incidence is estimated at 10%. The aim of this thesis project is the development of a porous organic-inorganic, pro-angiogenic and antibacterial composite material for bone reconstruction following osteoradionecrosis (size of bone defects greater than 1 cm). The functionalization of inorganic bioglass particles by poly(lactic acid) type degradable polymers will be coupled to the freeze-casting process (directed freezing for the generation of porosity) for fine control of the properties of the final nanocomposite. The effect of different parameters (type of particles, nature and functionalization of polymers, grafting rate, solvent, temperature gradient, etc.) on porosity (organization, size) and on the physico-chemical and biological properties of the bone substitute will be studied. The methodology to be followed during this thesis aims to establish a link between the composition and multi-scale structure of these porous materials on the one hand, and their physico-chemical and biological properties on the other. It includes the following main steps: 1) Synthesis and characterization of bioglass nanoparticles and (co)polymers, 2) Functionalization of mineral nanoparticles with polymer (core-shell particles), 3) Development of porous nanocomposite scaffolds by freeze-casting, 4) Study of porosity and mechanical properties of the material, 5) Study of physico-chemical mechanisms of in vitro degradation, 6) Evaluation of biological properties in vitro (cytocompatibility and antibacterial behaviour).