Encapsulation de protéines dans des systèmes polymériques particulaires par des procédés sans solvants toxiques pour la régénération du cartilage
The July 10, 2015
Directeur de Thèse: Pr Frank Boury
Résumé
Ce travail a été mené afin de développer des systèmes polymériques particulaires chargés en facteur de croissance (TGF-β1) en vue d’une application à l’ingénierie tissulaire du cartilage. Tout d’abord, des nanoparticules d’acide poly(lactique-co-glycolique) (PLGA) ont été générées par un procédé basé sur la séparation de phase. De plus, des microparticules de PLGA ont été formées à l’aide d’un procédé d’émulsification/extraction du solvant en milieu CO2 pressurisé. L’un des avantages de ces procédés de formulation est l’utilisation de solvants injectables, non toxiques et non volatils. Les systèmes polymériques préparés ont été caractérisés et des particules sphériques à libération contrôlée ont été obtenues avec un rendement d’encapsulation satisfaisant tout en préservant l’activité biologique du facteur de croissance. Les particules chargées en TGF-β1 ont ensuite été incorporées dans un hydrogel injectable à base d’un dérivé cellulosique silanisé (Si-HPMC) contenant des cellules souches. Le biomatériau obtenu a été caractérisé en termes de morphologie, de propriétés rhéologiques et pour sa capacité à libérer le facteur de croissance. La libération contrôlée et localisée du TGF-β1 pourrait induire la survie, la prolifération ainsi que la différenciation chondrocytaire des cellules souches associées ce qui contribuerait à la régénération du cartilage. En conclusion, le biomatériau hybride élaboré au cours de ce travail possède un potentiel prometteur pour l’ingénierie tissulaire du cartilage.
Mots clés
Encapsulation, nanoparticules, microparticules, PLGA, TGF-β1, solvants non toxiques, libération contrôlée, ingénierie tissulaire.
Abstract
The aim of this work is to develop polymeric particulate systems loaded with transforming growth factor (TGF-β1) for cartilage tissue engineering application. First, nanoparticles of PLGA (poly(lactic-co-glycolic) acid) were generated using a phase separation method while PLGA microparticles were prepared by an emulsification/extraction process in CO2 medium. Interestingly, non-toxic, non-volatile injectable solvents were used in the formulation processes. The prepared polymeric systems were characterized; spherical particles with sustained release were obtained and satisfactory encapsulation efficiency was achieved with preservation of the growth factor bioactivity. TGF-β1-loaded particles were then incorporated within injectable silanized cellulose-based hydrogel (Si-HPMC) containing stem cells. The obtained biomaterial was characterized in terms of morphology, rheological properties and release study. The local and sustained release of TGF-β1 could induce survival, proliferation and differentiation of stem cells into chondrocytes which may promote cartilage regeneration. To conclude, the elaborated hybrid biomaterial has a promising potential for cartilage tissue engineering.
Keywords
Encapsulation, nanoparticles, microparticles, PLGA, TGF-β1, non-toxic solvents, sustained release, tissue engineering.
