Généralités sur les polymères intelligents

Électrofilage coaxial

L’électrofilage coaxial est une version modifiée de l’électrofilage traditionnel, permettant la production de fibres ayant une morphologie dite noyau-enveloppe «core-shell », avec deux matériaux distincts au niveau du noyau et de son enveloppe. Pour cette technique, deux solutions sont employées et sont électrofilées simultanément en utilisant deux aiguilles coaxiales : la solution de biomolécules forme le jet intérieur et la solution de polymère forme le jet extérieur. Le polymère employé pour l’enveloppe contribue à la libération maintenue et prolongée de l’agent thérapeutique et joue aussi un rôle essentiel dans la protection de l’agent situé au cœur de la fibre d’une exposition directe à l’environnement biologique (Zamani, Prabhakaran, & Ramakrishna, 2013). L’encapsulation avec succès de la drogue au cœur des fibres est déterminée par plusieurs paramètres, comme les concentrations des solutions polymériques utilisées pour l’enveloppe ou le noyau, la concentration et le poids moléculaire de la drogue, et les débits des solutions (Zamani, Prabhakaran, & Ramakrishna, 2013).

Parmi ces paramètres, la tension appliquée représente un paramètre important ayant un effet majeur sur la forme, le diamètre et la répartition de la fibre noyau-enveloppe (Tong, Zhang, & Wang, 2012). Certaines études ont démontré que les diamètres intérieur et extérieur de la fibre noyau-enveloppe diminuent avec l’augmentation de l’intensité du champ électrique appliqué sur la solution à électrofiler (Moghe & Gupta, 2008). Pour deux différents polymères qui satisfont les exigences de solution donnée, il existe une gamme de tension appliquée pour lesquelles un composé stable de cône de Taylor pourra être formé. Cette gamme de tension varie avec le type de polymère utilisé : une tension inférieure à la plage critique, qui représente la plage à laquelle on aura une efficace fibre noyau enveloppe, provoque un égouttement des deux solutions suivi d’un jet intermittent de la gaine (cas A de la figure 1.10). Cela est dû à l’augmentation de la taille du cône et on peut avoir le risque de mélange des deux solutions si les solutions utilisées sont miscibles (Moghe & Gupta, 2008).

Modification de surface électrofilée

Différentes techniques de modification existent afin d’introduire la fonctionnalité de biomolécules à la surface de nanofibres. L’association des agents thérapeutiques sur la surface des fibres par l’immersion de la structure fibreuse dans des solutions contenant les biomolécules améliore leur similarité biochimique ou structurelle par rapport aux tissus natifs. Ceci permet de préserver la fonctionnalité de molécules immobilisées. Cette technique est essentiellement employée pour résoudre le problème de libération initiale instantanée et intense de la drogue, de même que le temps court de délivrance. Cette méthode est ainsi particulièrement utilisée pour une libération lente et prolongée de l’agent thérapeutique, soit pour des gènes ou des facteurs de croissance. Des drogues dont l’action nécessite l’interaction avec l’intérieur des cellules ne peuvent pas être immobilisées de cette manière. Toutefois, la libération des molécules immobilisées pourrait être contrôlée par l’introduction de matériaux sensibles aux signaux externes locaux. De plus, la modification de surface des nanofibres avec divers composés chimiques peut être appliquée pour moduler les profils de libération de l’agent à partir des nanofibres mélangées avec la drogue. Par exemple, la fluoration des surfaces de nanofibres peut contrôler la libération de drogue en introduisant des groupes fonctionnels hydrophobes sur les surfaces des fibres (Zamani, Prabhakaran, & Ramakrishna, 2013).

Application des nanofibres dans l’ingénierie tissulaire et la délivrance de médicament Le défi principal dans le domaine de l’ingénierie tissulaire et des biomatériaux est de concevoir une matrice synthétique pouvant imiter la structure et les fonctions biologiques de la matrice naturelle du corps humain. Les tissus humains sont composés de structures nanométriques fibreuses sur lesquelles les cellules peuvent se fixer, s’organiser et se développer autour des structures fibreuses non tissées de diamètre nanométrique (Zamani, Prabhakaran, & Ramakrishna, 2013). La formation d’une bio matrice biocompatible et biodégradable en trois dimensions composée à la fois d’un biomatériau et de cellules du corps humain est l’intérêt de l’ingénierie tissulaire. Cela afin de remplacer et renforcer les tissus humains tels que la peau, les os, les vaisseaux sanguins, le cartilage et les nerfs. Ce type de structure polymérique biocompatible et biodégradable représente un moyen prometteur pour délivrer plusieurs agents bioactifs, y compris les médicaments pour développer et régénérer les tissus biologiques naturels. Il existe un nombre très élevé d’articles qui ont utilisé la technique d’électrofilage pour la délivrance de médicaments. Une recherche sur ‘Web of science’ démontre que depuis 2000 plus 1000 articles ont été écrits sur le sujet. Ci-dessous quelques exemples (tableau 1.1) de l’utilisation de technique d’électrofilage pour les systèmes de délivrance de médicament (Goh, GohImran, & Rafaqat, 2013).

Généralités sur les polymères intelligents

Les polymères intelligents et en particulier les polymères thermosensibles sont des macromolécules capables de subir des transitions de phase rapides et réversibles. Cette transition de phase est déclenchée par de petits changements immédiats dans leur environnement interne ou externe (Galaev, 2009) (Medeiros, Santos, Fessi, & Elaissari, 2011). Les polymères intelligents sont en cours de développement pour des utilisations dans de nombreux domaines comme le domaine biomédical. Ce type de polymères présente des applications très prometteuses dans les systèmes de délivrance d’agents thérapeutiques, des échafaudages d’ingénierie tissulaire, culture cellulaire, capteurs et des actionneurs (Aguilar, Elvira, Gallardo, Vázquez, & Román, 2007). La spécification de l’étude des polymères stimuli-sensibles est en raison du fait que leurs propriétés (de viscoélasticité, de transparence, de conductivité, etc.) peuvent être contrôlées par modification de la structure et de l’organisation des chaînes (Medeiros, Santos, Fessi, & Elaissari, 2011). Cette caractéristique fait de ces polymères des agents intéressants pour les systèmes de délivrance pharmaceutique, étant donné que les macromolécules sont capables de s’auto-organiser en milieu aqueux et sous des stimulations diverses pour former des structures prédéterminées, mais très diversifiées. L’intérêt principal des chercheurs consiste à concevoir des systèmes de polymères sensibles assemblant différents et plusieurs stimulations en même temps.

L’association de plusieurs polymères intelligents pour avoir des multi stimulus sensibles élargit le domaine d’application de ces polymères. Cette association n’est possible qu’à travers la compréhension de l’effet de la relation structure-propriétés sur la réponse des polymères. Le tableau 1.2 présente quelques exemples de polymères stimuli-sensibles.24

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
1.1 Électrofilage
1.1.1 Procédé d’électrofilage
1.1.2 Paramètres expérimentaux affectant l’électrofilage
1.1.3 Différentes techniques de fixation de drogues sur une structure électrofilée
1.1.4 Application des nanofibres dans l’ingénierie tissulaire et la délivrance de médicament
1.2 Polymère Intelligent
1.2.1 Généralité sur les polymères intelligents
1.2.2 Les polymères thermosensibles
1.2.3 Électrofilage des polymères thermosensibles
CHAPITRE 2 OBJECTIFS
2.1 Sous-objectif 1
2.2 Sous-objectif 2
2.3 Sous-objectif 3
CHAPITRE 3 MATÉRIAUX ET PROCÉDÉS
3.1 Matériaux
3.1.1 Poly (N-vinylcaprolactame) PNVCL
3.1.2 Poly (Ɛ-caprolactone) PCL
3.1.3 Poly (ethylene glycol)
3.2 Solvants
3.3 Électrofilage
3.4 Techniques de caractérisation
3.4.1 Viscosité
3.4.2 Tension de surface
3.4.3 Microscopie électronique à balayage (MEB)
3.4.4 Calorimétrie différentielle à balayage (DSC)
3.4.5 Encapsulation et libération de kétophofène
3.5 Procédures Expérimentales
3.5.1 Électrofilage de PNVCL
3.5.2 Électrofilage du mélange PNVCL/PCL
3.5.3 Électrofilage de PNVCL/PCL/kétoprofène
3.5.4 Électrofilage Coaxial du mélange PNVCL / PCL avec du PEG
CHAPITRE 4 RÉSULTATS ET DISCUSSIONS
4.1 Optimisation de l’électrofilage de PNVCL
4.2 Électrofilage du mélange PNVCL/PCL
4.3 Encapsulation et libération de kétoprofène
4.4 Électrofilage coaxial du mélange PNVCL/PCL avec du PEG
CONCLUSION
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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