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Biopolymères

Voir en ligne : L’équipe Biopolymère

Equipe 4 : Biopolymères

Polyélectrolytes multifonctionnels
Ce thème concerne des travaux originaux sur des macromolécules portant à la fois des fonctions acide (ou basique) fortes et faibles. La présence simultanée de deux types de groupes fonctionnels, notamment ionogènes, confère à ces macromolécules des propriétés particulières. Les structures conformationnelles compactes sont étudiées pour leur aptitude à piéger temporairement des petites molécules organo-solubles. Dans certains cas, les dernières peuvent subir des réactions chimiques dans les microdomaines hydrophobes formés. (agrégats, micelles, globules monomoléculaires). 

Polymères d’intérêt thérapeutique
Ce thème est essentiellement orienté vers les polymères biocompatibles, biorésorbables, c’est-à-dire éliminables d’un organisme vivant et susceptibles d’apporter des solutions temporaires à des problèmes thérapeutiques tant chirurgicaux que pharmaceutiques. Des matériaux solides sont étudiés pour la chirurgie des os. Des polymères hydrosolubles ou hydrodispersables sont également considérés pour des objectifs pharmacologiques, notamment la solubilisation et le transport in vivo de principes actifs lipophiles. La plupart des polymères étudiés se dégradent pour donner en fin de compte des métabolites. Le thème regroupe des travaux de recherche de base et des aspects plus finalisés. Ces dernières années, la notion de respect de la vie a été étendue à l’environnement et aux micro-organismes. 

Drogues et prodrogues macromoléculaires
Ce thème concerne des travaux de fixation de principes actifs sur des vecteurs macromoléculaires présentant la particularité d’être chimiquement façonnés pour être biocompatibles et biorésorbables. Les comportements des macromolécules résultantes sont étudiés in vivo, notamment de la biodistribution, en particulier par rapport à la notion de pharmacoguidage (ciblage). Des travaux sur la bioactivité des polymères de synthèse ou hybrides vis à vis de bactéries, hématies, macrophages et virus sont en cours.

Exemple de travail dans ce domaine : 
La synthèse et la caractérisation d’un équipage principe actif / vecteur macromoléculaire totalement dégradable a été effectuée. Le support polymère est un polyamide (PLCA), le principe actif un antibiotique (norfloxacine), le bras espaceur est une unité hydrolysable du type lysine ou carbamate, et un dérivé du mannose est utilisé pour cibler les macrophages. 

Biodégradation et Devenir
Le laboratoire est équipé pour l’étude de la dégradation, de la biodégradation et du devenir de polymères spécialement conçus pour se dégrader dans les milieux biologiques, notamment in vivo. La préférence est donnée à des systèmes se dégradant par voie chimique, mais des études sur la biodégradation par les enzymes et en milieux modèlisant des systèmes vivants sont en cours. Les activités sont maintenant étendues aux polymères dégradables et assimilables par des micro-organismes de l’environnement ainsi que des vers de terre..

Exemples de travaux effectués dans ce domaine :
Exemple 1 : élucidation d’un mécanisme général de dégradation hydrolytique des PLA : la dégradation centrale du PLA  Echantillon de PLA50 massif dégradé in vivo : on obtient la même chose in vitro. L’échantillon massif de PLA se dégrade par l’intérieur, en raison de la présence d’une plus grande concentration en groupes COOH piégés dans la matière.

Exemple 2 : Etude de la dégradation enzymatique de PLA Dégradation enzymatique (protéinase K) de stéréocopolymères de l’acide lactique possédant une majorité d’unités D : PLA40 (40 % L), PLA25 (25 % L), PLA10 (10 % L)
Exemple 3 : Etude de la dégradation enzymatique de copolymères PLA/PCL
Ces photos, prises au MEBE montrent que :
Il y a une différence de comportement entre les 2 côtés du film, à cause des conditions de préparation par évaporation de solvant (la face supérieure -u- est en contact avec l’air alors que l’inférieure -d- est en contact avec le verre. Une structure sphérolitique est mise en évidence sur la face inférieure, classique pour les films de PCL.

  • La protéinase K degrade les nodules de PLA, créant des trous dans la matrice PCL (#2 : u2 and d2)
  • La lipase dégrade la matrice PCL : la structure sphérolitique n’est plus observée, et les nodules de PLA deviennent saillants (#3 : u3, d3, e3). La photo e3 montre que la dégradation sur la tranche de l’échantillon est la même qu’à la surface : les photos u3 et e3 montrent une structure similaire. 

    Radiosynthèse et Modification Chimique
    Ce thème regroupe des travaux de marquage au tritium et au carbone 14 indispensables pour étudier le devenir des systèmes macromoléculaires dans les milieux complexes ainsi que in vivo, notamment en ce qui concerne les produits de dégradation. La modification chimique comprend la mise au point de méthodes de façonnage d’architectures macromoléculaires complexes dans des conditions compatibles avec les impératifs liés au respect de la vie. Les activités reposent sur un équipement exceptionnel de radiosynthèse pour le marquage ß à haute radioactivité.
    Exemple de modification chimique de polymères : une nouvelle voie d’accès à des copolyesters :
    La modification chimique d’un polyester est une méthode différente de la polycondensation permettant l’obtention de nouvelles structures copolymères. Elle est rapide, simple, ne nécessite aucune synthèse de nouveau monomère ni de copolymérisation. Elle est appliquée à 2 polyesters biocompatibles, la Poly(e-caprolactone) (PCL) et le Poly(acide lactique) (PLA). C’est une réaction en 2 étapes. Au cours de la 1re étape se forme un macro copolycarbanion :
    R=H, x=4 (PCL)
    ou
    R=CH3, x=0 (PLA)
    Ce carbanion peut ensuite réagir sur un électrophile, ouvrant ainsi de nombreuses voies de synthèses.
     voici 2 exemples particulièrement importants : 
  •  le marquage radioactif de la PCL ou du PLA par tritiation en présence d’eau tritiée, ce qui permet le suivi des produits de dégradation dans un milieu complexe
  •  la fonctionnalisation de la PCL : la carboxylation augmente son hydrophilie, sa vitesse de dégradation hydrolitique, et crée un site réactif pour des réactions chimiques ultérieures permettant, entre autres,l’accrochage de principes actifs sur les chaînes.
    tritiation 
    carboxylation 

    Polymères et systèmes Intelligents (adaptatifs)
    Ce domaine nouveau de la science des polymères est abordé au sein du CRBA selon des problématiques relevant des domaines thérapeutiques. Les travaux comprennent des activateurs macromoléculaires répondant à des stimuli externes (chaleur, pH) sur la base d’une programmation au niveau moléculaire par incorporation de groupes fonctionnels, source de modifications chimiques ou physico-chimiques, irréversibles ou réversibles conduisant à des variations de propriétés uniques ou alternées sur commande.

Voir en ligne : L’équipe Biopolymère

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