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Accueil du site > Département Chimie Moléculaire et Matériaux Macromoléculaires > Groupes Thématiques > Bio-M&Ms (Bio macromolécules et matériaux durables)

Bio-M&Ms (Bio macromolécules et matériaux durables)

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  • Responsable : Estelle Renard (Pr)
  • Chercheurs permanents : Valérie Langlois (Pr), Agustin Rios De Anda (MC), Davy-Louis Versace (MC)

Le fil conducteur se situe à l’interface des matériaux polymères et les sciences du vivant, d’une part en mettant la biodiversité bactérienne au service de la synthèse macromoléculaire et d’autre part, en s’intéressant aux interactions entre les polymères dégradables et les organismes vivants. L'objectif est de façonner de polyesters à vitesse de dégradation contrôlée pour des applications temporaires à partir de poly(3-hydroxyalcanoate)s, PHAs, polyesters stéréoréguliers biodégradables et biocompatibles préparés par fermentation bactérienne. Considérés comme une « curiosité de laboratoire », les PHAs connaissent depuis peu un nouvel intérêt car ils peuvent être préparés à partir de ressources naturelles autres que les dérivés issus du pétrole. La modification chimique et la synthèse de copolymères à base de PHAs ont permis d’élargir la gamme des PHAs afin d’adapter leurs propriétés en fonction de leurs applications.

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Nanoparticules de PHOCOOH
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Nanoparticules de P(HOCOOH-b-CL) mucoadhésives (tests sur des cellules T24)
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Stent à élution de médicaments avec un revêtement PHBHV











Modifications chimiques des PHAs

La présence de doubles liaisons latérales réactives sur les PHAs insaturés a permis d’introduire, après des réactions de modification chimique, des groupements époxyde, carboxylique, hydroxyle et alcyne pour permettre d’une part l’ajustement de la balance hydrophile/hydrophobe et d’autre part le couplage avec d’autres polymères. L’ensemble de ces réactions sont maîtrisées et permettent une fonctionnalisation des PHAs, par le biais de réactions chimiques simples, en assurant la conservation de la longueur des chaînes.

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Polymersome de PHOU-g-PEG

Synthèses de Copolymères à base de PHAs

Tout un éventail de synthèses a été mis en place, faisant appel soit à la synthèse macromoléculaire, soit à une combinaison associant la biotechnologie et la chimie organique de manière à élaborer des systèmes macromoléculaires de structures contrôlées. Une large gamme de copolymères a été élaborée en associant les PHAs avec des polymères biocompatibles tels que la PCL, le PLA, le PEG, le polyoxazoline POXA et les polysaccharides sous forme de copolymères greffés, à blocs ou statistiques. Les différentes stratégies envisagées pour accéder aux différentes architectures macromoléculaires reposent soit sur la mobilisation des fonctions latérales réactives du PHOU, soit sur celle des fonctions terminales oligoesters des PHAs. Les fonctions réactives (alcène, alcool, acide ou alcyne) introduites par modification chimique du PHOU peuvent être mises à profit pour coupler par estérification par chimie « click » des oligomères ou être utilisées pour amorcer la polymérisation de monomères selon la méthode de "grafting from". Pour greffer directement le PHB qui ne possédant pas de fonctions réactives ni en bout de chaînes ni sur le groupe latéral, nous avons développé une méthode de greffage radicalaire par photochimie en milieu hétérogène.

Les PHAs comme systèmes de libération contrôlée de principes actifs

Les PHAs possèdent majoritairement des motifs hydrophobes, ce qui a permis de préparer des nanoparticules en solution aqueuse par des techniques classiques de nanoprécipitation ou de double émulsion. La présence de PEG permet d’obtenir des polymersomes. Les nanoparticules mucoadhésives préparées à partir de copolymères PHA-PCL permettent non seulement d’encapsuler de la doxorubicine mais également de la libérer ensuite dans des gammes de temps compatibles avec l’application envisagée (ici, le traitement endovésical des tumeurs urothéliales de la vessie). De nouveaux revêtements polyesters biodégradables pour l’élaboration de stents à élution de médicaments ont été également élaborés.

Polymères plus « respectueux » de l’environnement

Les PHAs peuvent également être utilisés comme matrices de biocomposites, en mélange avec des fibres de cellulose pour améliorer leurs propriétés mécaniques. Pour améliorer la compatibilité entre ces deux matériaux, nous avons proposé une méthode directe de greffage de PHA à la surface des fibres de cellulose, qui a donné lieu à un dépôt de brevet par le CNRS et l’ Université. Des résines alkydes pour des peintures à base de produits biosourcés en utilisant une activation micro-ondes sont également développées.

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