Matériaux moléculaires hybrides antibactériens à base de polyoxométalate pour la thérapie photodynamique sous irradiation visible

Polyoxometalate-based hybrid molecular materials for antibacterial photodynamic therapy in the visible region

• Auteur / Autrice : Abdur Rehman Sheikh
• Direction : Pierre Mialane, Anne Dolbecq-bastin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Lavoisier de Versailles
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines

Mots clés

Mots clés libres

Polyoxométallates

Hybrides organique-inorganiques

Antibacterien

Photopolymerisation

Polyoxométalates

Organic-inorganic hybrids

Antibacterial

Photopolymerization

Résumé

La résistance croissante des bactéries aux antibiotiques nécessite le développement de nouveaux agents antibactériens et/ou de nouvelles stratégies thérapeutiques. La thérapie photodynamique (PDT), qui consiste à générer sous irradiation des espèces réactives de l'oxygène (ROS) par l'intermédiaire d'un photosensibilisateur (PS), représente une technique thérapeutique alternative très attrayante. Très récemment, nous avons développé un nouveau type de polymères photogénérés incorporant des entités inorganiques de type polyoxomolybdate (POMo) [Mo6O19]2- connectées de manière covalente à un fragment organique (anthraquinone, benzophénone), ces matériaux présentant une activité antibactérienne sous irradiation dans le visible (El Hajj et al., Macromolecules 2023, 56, 6105-6116) alors que pris individuellement les composantes organiques et inorganiques sont inactives. L'objectif de cette thèse est de développer cette nouvelle famille de composites biologiquement actifs. Premièrement, non pas un – comme dans les travaux évoqués ci-dessus - mais n (n = 2-4) fragments organiques seront greffés à la surface du POMo afin de potentiellement induire un effet synergique. Dans une seconde approche, des agents PDT organiques tels que des porphyrines ou des BODIPY seront reliés de manière covalente au fragment inorganique par l'intermédiaire de ligands bisphosphonates (BP). Dans ces assemblages, les groupements organiques agiront comme agents chimio/PDT sous irradiation visible tandis que le POM agira comme cofacteur et/ou modulateur optique. Dans chaque cas, des polymères incorporant ces espèces seront préparés et leurs propriétés antibactériennes étudiées. Le doctorant recruté devra donc réaliser la synthèse des fragments organiques et inorganiques ainsi que leurs assemblages et leur caractérisation (spectroscopies UV-Vis, RMN, IR, ESI-MS, analyse XRD,...). La préparation en une étape des polymères et l'étude de leurs activités antibactériennes seront étudiées en collaboration avec le groupe du professeur Davy-Louis Versace (Institut de Chimie et des Matériaux Paris Est, UPEC).

The growing resistance of bacteria to antibiotics requires the development of new antibacterial agents and/or new therapeutic strategies. Photodynamic therapy (PDT), consisting in the generation via a photosensitizer (PS) of reactive oxygen species under mild irradiation, represents a very attractive related alternative therapeutic technique. Very recently, we have developed a new type of photogenerated polymers incorporating inorganic [Mo6O19]2- polyoxomolybdate (POMo) entities, known to exalt antibacterial properties of organic molecules, covalently connected to one organic UV sensitive fragment (anthraquinone, benzophenone), these materials exhibiting visible-light photoinduced antibacterial activity (El Hajj et al., Macromolecules 2023, 56, 6105−6116). The aim of this thesis is to develop this new family of biologically active composites following the strategy schematized on the Figure below. In a first approach, not only one but n (n = 2-4) organic fragments will be directly grafted at the surface of the POMo in order to induce synergistic effect. In a second approach, organic PDT agents such as porphyrins or BODIPY will be covalently connected to the inorganic fragment via bisphosphonate (BP) ligands. In these assemblies, the organic moieties will act as chemo/PDT agents under visible irradiation while the POM will act as a co-factor and/or optical modulator. In each case, related polymers will be prepared and their antibacterial properties investigated. The recruited PhD student will therefore have to carry out the synthesis of organic and inorganic fragments as well as their assemblies and their characterization (UV-Vis, NMR, IR, ESI-MS spectroscopies, XRD analysis, ). The one-step preparation of the polymers and the study of their antibacterial activities will be investigated in collaboration with our partner Prof. Davy-Louis Versace (Institut de Chimie et des Matériaux Paris Est, UPEC).