Polymères fonctionnels biporeux à partir du 2-méthylène-1,3-dioxépane : de la synthèse aux applications

Biporous functional polymers from 2-methylene-1,3-dioxepane: from synthesis to applications

• Auteur / Autrice : Brian Barber nuñez
• Direction : Benjamin Le droumaguet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2021
• Etablissement(s) : Paris 12
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICMPE - Institut de Chimie et des Matériaux Paris Est
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Chimie Moléculaire et Matériaux Macromoléculaires

Mots clés

Mots clés libres

Polymères biporeux

(Bio)fonctionnalisation

Biodégradable

Chimie click

Ingénierie tissulaire

Antibactérien

Biporous polymers

(Bio)functionalization

Biodegradable

Click chemistry

Tissue engineering

Antibacterial

Résumé

Le projet de thèse vise à développer de nouveaux matériaux polymères biporeux biodégradables et biocompatibles destinés à l'ingénierie tissulaire. En effet, la nature biporeuse des structures polymères pourrait présenter des avantages non négligeables en ce qui concerne l'ensemencement et la croissance des cellules et surtout à la fin de la culture cellulaire avant l'implantation de l'organoïde dans l'organisme. Nous nous intéresserons donc à la comparaison entre les polymères mono- et biporeux afin de mettre en évidence l'importance de cette porosité hiérarchique sur le comportement des cellules lorsqu'elles sont insérées dans la porosité de ces matériaux organiques. Ceci nécessitera notamment la synthèse d'une bibliothèque de polymères mono- et biporeux préparés à partir d'un acétal de cétène cyclique (MDO), un monomère fonctionnalisable et biocompatible, par exemple le méthacrylate de 2-hydroxyéthyle (HEMA) ou le 2-chloroéthylvinyl éther (CEVE), un agent de réticulation et un initiateur de radicaux libres en présence d'un macroporogène et éventuellement d'un mélange de solvants porogènes. Une deuxième tâche nécessitera la fonctionnalisation des matériaux ainsi préparés avec des biomolécules d'intérêt pour préparer un environnement favorable à l'implantation, la croissance et la différenciation des cellules souches mésenchymateuses. Enfin, la preuve de concept du potentiel de ces matériaux biporeux hiérarchiques dans l'ingénierie tissulaire sera étudiée en ensemençant des lignées de cellules mésenchymateuses dans la porosité de ces matériaux polymères biofonctionnalisés, biocompatibles et biodégradables et en observant le comportement cellulaire en fonction du temps.

The PhD project aims at developing new biodegradable and biocompatible biporous polymeric materials meant for tissue engineering. Indeed, the biporous nature of the polymeric scaffolds could have some non-negligible benefit regarding the cell seeding and cell growing and especially at the end of the cell culture before implantation of the organoid in the organism. We will thus focus our attention on the comparison between mono- and biporous polymers to highlight the importance of such hierarchical porosity on the cell behaviour when inserted within the porosity of those organic materials. This will notably require the synthesis of a library of mono- and biporous polymers prepared from a a cyclic ketene acetal (MDO), a functionalizable and biocompatible monomer, e.g. 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) or 2-chloroethylvinyl ether (CEVE), a crosslinking agent and a free-radical initiator in the presence of a macroporogen and eventually a porogenic solvent mixture. A second task will necessitate the functionalization of the as-prepared materials with biomolecules of interest to prepare favorable environment to mesenchymal stem cell implantation, growing and differentiation. Finally, the proof of concept of the potential of such hierarchical biporous materials in tissue engineering will be investigated by seeding mesenchymal cell lines within the porosity of those biofunctionalized biocompatible and biodegradable polymeric materials and the resulting cell behaviour vs. time.