Polyelectrolyte multilayers films as bimolecular multicompartments
Développement de systèmes de réservoirs de biomolécules à base de multicouches de polyélectrolytes
Résumé
We developed nanostructured thin polymeric films composed of multi strata to embed various active compounds. Polyelectrolytes are assembled by means of the "layer-by-layer" (LbL) method leading to the formation of polyelectrolyte multilayer films. Each reservoir is separated from the other by a barrier which prevent diffusion of molecules from one reservoir to the other one. Reservoirs are composed of biodegradable polyelectrolytes and barriers of non degradable
polyelectrolytes or degradable polyesters. Inside the architectures, it is thus possible to embed one kind of biomolecules per reservoir. Bone rnarrow cells seeded on these films allow to test the sequential internalisation of embedded molecules : cells internalize first molecules located in the upper reservoir then in a second step they degrade the barrier and intemalize the molecules located in the
lower reservoir. All kinetic parameters can be tuned by adjusting the total number of reservoir, the number of layers by reservoir, the thickness of the barrier or the degradability properties of the polymers that compose the banier. Confocal microscopy, atomic force microscopy, Raman spectroscopy, quartz crystal microbalance and fluorimetry are the main techniques used to characterize
the different architectures and their efficiency. Two examples describe potential applications of these films i) anticancerous drugs can be embedded
inside the films and cell accessibility to this dmg can be modulate, ii) nerve regeneration is possible using such films functionalized with growth factors which will be gradually release.
Ce travail présente la construction de films polymériques nanostructurés composés de différentes strates jouant le rôle de multi réservoirs de molécules. Des polyéléctrolytes sont ainsi associés suivant la technique de dépôt de "couche par couche" aboutissant a la formation de films de multicouches de polyélectrolytes. Entre deux réservoirs, une couche "barrière" est déposée et s'oppose
à la diffusion de molécules insérées dans les réservoirs. Les réservoirs sont formés de polyélectrolytes biodégradables et les barrières de polyélectrolytes non dégradables ou de polyesters dégradables. Au sein de ces architectures, il est alors possible d'insérer un type de biomolécules d'intérêts par réservoir.
L'ensemencement de cellules de moelle osseuse sur ces films permet de tester la séquence d'internalisation des molécules insérées : les cellules internalisent tout d'abord les molécules du réservoir supérieur puis elles dégradent alors la barrière et internalisent les molécules du réservoir inférieur. Tous les paramètres cinétiques sont modulables en ajustant le nombre de réservoirs, le nombres de couches composant les réservoirs, l'épaisseur de la barrière, ou le caractère plus ou moins
dégradable des polymères composant cette barrière. La microscopie confocale, le microscope a force atomique, la spectroscopie Raman, la microbalance à cristal de quartz et la fluorimétrie sont les principales techniques permettant une caractérisation des systèmes. Deux applications de ces films sont présentés : ils sont susceptibles d'intervenir pour permettre de moduler l'accès de cellules vers un anticancéreux inséré ou encore pour accélérer la régénération de
nerfs lésés en libérant progressivement un facteur de croissance.