LIFEMatériaux polymères à l’interface avec les sciences de la vie

L’organisation scientifique du pole est intégrée, de la molécule à l’objet/dispositif, en combinant verticalement les compétences issues de la chimie macromoléculaire et oligomère, la bio-fonctionnalisation, la formulation le design des procédés, la caractérisation multi-échelles et enfin l’évaluation des propriétés pertinentes pour des applications ciblées en Sciences de la Vie. L’activité du pole est divisée en trois axes :

Matériaux bio-inspirés pour les milieux biologiques

Des matériaux à base de polymères naturels, sont élaborés principalement à partir de polysaccharides pour des applications en médecine régénérative de tissus mous (peau, cœur, vaisseaux sanguins…) ; pour la délivrance de médicaments ou comme adjuvants de vaccins. Ainsi, nos recherches portent sur :

• l’extraction, la purification et la caractérisation des polysaccharides, ainsi que la production d’oligosaccharides parfaitement caractérisés ;

  

• la physico-chimie des solutions aqueuses de poly(oligo)mères ou de leurs associations ;

• la conception et l’élaboration de matériaux issus des polysaccharides ainsi que la caractérisation de leurs propriétés structurales, mécaniques et biologiques (en collaboration). Ces matériaux à base de polysaccharides sont obtenus sous diverses formes physiques : liquides (solutions aqueuses) ; hydrogels ; formes solides (films et fibres) ; nano ou micro objets de taille, de propriétés interfaciales et de morphologie contrôlées ;

• la préparation de surfaces fonctionnalisées par des poly ou oligosaccharides, pour des applications en ingénierie tissulaire, mais également pour exploiter les interactions spécifiques de certains polysaccharides avec les micro-organismes (ex : alternatives aux antibiotiques).

Cette thématique nous a conduit à développer des relations étroites avec le groupe ‘Interactions Cellules-Environnement’ de l’Ecole Vétérinaire de Lyon, (Vétagro Sup, Marcy l’Etoile), pour l’ingénierie tissulaire de l‘appareil locomoteur, le développement d’outils pour la culture cellulaire et la cryoconservation ainsi que le développement de nano-objets pour la lutte contre le cancer.

Colloïdes pour la Santé 

Les colloïdes développés dans cet axe ont pour objectif de protéger et délivrer, de manière contrôlée, des agents anti-tumoraux ou anti-infectieux incorporés. Leur finalité est également de lever des verrous technologiques en imagerie grâce à la maîtrise de leur taille, de leur contenu et de leur fonctionnalisation de surface. Nos recherches sont ainsi en lien avec :

• la conception et l’élaboration de colloïdes innovants à base principalement de polymères et/ou de lipides, incorporant ou non divers principes actifs ;
• la fonctionnalisation de surface de ces colloïdes par des polymères, des membranes lipidiques, des molécules biologiques, ou encore des marqueurs, afin de conférer une propriété de ciblage à ces colloïdes, d’améliorer leur stabilité, de moduler leur capacité de délivrance de principes actifs, ou encore de suivre leur devenir lors de leurs interactions avec les milieux biologiques ;
• l’incorporation de ces colloïdes dans des matrices d’hydrogels pour retarder le relargage des principes actifs ;
• la caractérisation approfondie des colloïdes obtenus, de la délivrance des principes actifs à partir de ces colloïdes, en fonction de divers paramètres physico-chimiques et stimuli ;
• l’évaluation thérapeutique et biologique des colloïdes conçus grâce à la réalisation de divers tests in vitro/in vivo, ainsi que la compréhension des mécanismes fondamentaux gérant leurs interactions avec les milieux environnants (en collaboration).

Polymères pour la bio-imagerie de fluorescence 

Des sondes fluorescentes à base de polymères biocompatibles sont synthétisées en combinant des polymères multifonctionnels avec des chromophores à propriétés optiques particulières, pour des applications de microscopie optique à différentes échelles (imagerie de virus, cellules, petit animal) ou de théranostic (notamment thérapie anti-cancéreuse par voie de photothérapie dynamique). Nos recherches concernent aussi bien la chimie des polymères que les interfaces disciplinaires optique et biologique:

• synthèse de polymères de structure contrôlée, en particulier par le procédé RAFT (copolymères statistiques et/ou à blocs, nanoparticules organiques ou hybrides) ;
•  fonctionnalisation des chaînes polymères (ou des nanoparticules) par des chromophores d’intérêt (gamme du visible et du proche infra-rouge, bi-photon, photo-sensibilisateurs, fluorophores photocommutables pour la microscopie de super-résolution) ;
•  bio-fonctionnalisation des polymères par des entités biologiques d’ancrage/de ciblage spécifique selon l’application visée (biotine, lipide, peptide, protéine, oligonucléotide) ;
•  caractérisation physico-chimique et photophysique des conjugués polymères hydrosolubles et des nano-objets élaborés ;
•  évaluation biologique in cellulo/in vivo en tant que sondes d’imagerie/théranostic, pour des applications biologiques variées, en particulier dans les domaines de l’infectiologie, de l’immunologie et de la cancérologie (en collaboration).

Animation : M.T. CHARREYRE / L. DAVID / C. LADAVIÈRE