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Simon, Juliette. Nanotubes de carbone pour la délivrance transdermique électrostimulée de molécules thérapeutiques

Simon, Juliette (2022). Nanotubes de carbone pour la délivrance transdermique électrostimulée de molécules thérapeutiques.

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Résumé en francais

La délivrance de molécules hydrophiles et de macromolécules à travers la peau grâce à l'électroporation est une approche alternative prometteuse à l'injection intradermique. Récemment, nous avons développé un matériau nanocomposite composé de nanotubes de carbone biparois (NTC) et d'un hydrogel d'agarose, pouvant servir à la fois d'électrode et de réservoir adapté à cet objectif. Dans ce matériau, les NTC sont piégés au sein de la matrice d'agarose afin de pouvoir exploiter leurs propriétés mécaniques et électriques, tout en s'affranchissant des questions de toxicité potentielle que leur utilisation soulève. Dans les travaux présentés ici, nous avons approfondi la caractérisation de ce dispositif deux-en-un et évalué son potentiel pour permettre la délivrance transdermique non- invasive de principes actifs par électroporation de la peau. La première partie de ces travaux détaille l'amélioration de l'élaboration du matériau nanocomposite et la caractérisation de ses propriétés. Dans un premier temps, nous avons étudié l'impact de l'ajout d'un dispersant des NTC (Carboxyméthylcellulose ou CMC) sur la préparation du nanocomposite et sur ses différentes propriétés. D'autres procédés visant à améliorer et uniformiser la mise en forme des échantillons obtenus ont aussi été explorés. Nous avons ensuite évalué et comparé la capacité de ces différents nanocomposites à stocker puis restituer un principe actif en utilisant un dextran fluorescent de 4kDa comme molécule modèle (FD4). Enfin nous avons mesuré leurs propriétés mécaniques par rhéométrie ainsi que leurs propriétés de conduction électrique. L'ensemble de ces analyses a confirmé que la présence de CMC permettait une meilleure dispersion des NTC dans les nanocomposites. Cependant, la concentration massique de NTC majoritairement utilisée lors de ces travaux s'est révélée insuffisante pour engendrer des variations significatives des propriétés du matériau. La deuxième partie de ces travaux concerne l'utilisation de ces nanocomposites comme plateforme de délivrance sur des peaux de souris " hairless " ex-vivo. Premièrement, la disposition et la configuration des électrodes utilisées étant différentes de celles de la littérature relative à l'électroporation, nous avons répondu à des questions fondamentales. Nous avons démontré l'efficacité du dispositif à perméabiliser les cellules de l'épiderme de la peau, et identifié le caractère réversible de cette perméabilité induite. Dans une seconde étape, nous avons étudié l'effet des propriétés physico-chimiques (masse et charge) des molécules, ainsi que le rôle respectif des forces motrices de délivrance que sont l'électrophorèse et la diffusion passive. Ces observations nous ont permis de mettre en évidence, pour la première fois à notre connaissance, une asymétrie entre la cathode et l'anode dans la génération des chemins de perméabilisation dans le stratum corneum lors de l'électroporation. Finalement, nous avons évalué la toxicité des NTC sur plusieurs lignées cellulaires de la peau et n'avons observé aucun effet néfaste de ces derniers, dans nos conditions expérimentales. Les travaux effectués au cours de cette thèse nous ont permis de montrer la pertinence d'un dispositif deux-en-un pour la délivrance transdermique non-invasive de molécules hydrophiles par électroporation. Nous avons pu déterminer les leviers disponibles pour l'optimisation des propriétés d'électrodes et de réservoir du nanocomposite. Enfin notre compréhension des mécanismes mis en jeu lors de la délivrance transdermique par électroporation a pu être approfondi, posant ainsi des bases solides pour de futurs travaux.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Flahaut, Emmanuel
Golzio, Muriel
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des MATériaux (CIRIMAT), UMR 5085
Mots-clés libres :Nanocomposites - Biomédical - Matrice polymère - Nanotubes de carbone - Électroporation de la peau - Délivrance transdermique
Sujets :Chimie
Déposé le :28 Jun 2022 11:20