Thermosensitive macroporous hydrogels for cells encapsulation and delivery - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Thermosensitive macroporous hydrogels for cells encapsulation and delivery

Hydrogels thermosensibles macroporeux pour l'encapsulation et la délivrance de cellules

Phuong Anh Dang
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1289775
  • IdRef : 272233501

Résumé

Thermosensitive hydrogels are highly valuable matrices for cell encapsulation and delivery. Here, our approach is based on a thermosensitive system in which the sol/gel transition is induced by a phase separation in aqueous mixtures of chitosan and phosphate salts. These mixtures can be held liquid at physiological pHs and room temperature while exhibiting a quick sol/gel transition at 37°C to form a macroporous hydrogel. Firstly, we developed a rational formulation design to prepare thermosensitive mixtures in which crucial parameters, like pH, osmolarity, gelation kinetics, can be precisely and independently controlled. The cytocompatibility of these finely adjusted physiological systems was demonstrated. The mechanisms of the sol/gel transition, both at molecular and microscopic levels, were investigated in depth. In particular, we were able to capture using time-resolved direct and indirect observations the emergence of the macroporous microstructure throughout phase separation. Influence of various characteristics of chitosan as well as effect of the presence of cells on hydrogel formation and properties were investigated. Finally, biofunctionalization strategies aiming at improving the activity of encapsulated cells were explored.
Les hydrogels thermosensibles sont des matériaux prometteurs pour l'encapsulation et la délivrance de cellules. Notre approche est basée sur un système thermosensible dans lequel la transition sol/gel est induite par une séparation de phase dans des solutions aqueuses de chitosan et de sels phosphates. Ces mélanges peuvent être maintenus liquides à température ambiante à des pH physiologiques, et possèdent une transition sol/gel rapide à 37°C pour former un hydrogel macroporeux. Dans un premier temps, nous avons développé une approche rationnelle pour préparer des mélanges thermosensibles dans lequel les paramètres cruciaux, pH, osmolarité, cinétique de gélification, sont finement contrôlés indépendamment. La cytocompatibilité de ces systèmes est démontrée. Les mécanismes de la transition sol/gel, tant au niveau moléculaire que microscopique, ont été étudiés en profondeur. En particulier, nous avons réalisé des observations directes et indirectes résolues en temps permettant de suivre l'émergence de la microstructure macroporeuse. L'influence de diverses caractéristiques du chitosan, ainsi que l'effet de la présence de cellules sur les propriétés de l'hydrogel, ont été étudiés. Enfin, des stratégies de biofonctionnalisation visant à améliorer l'activité des cellules encapsulées ont été explorées.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04226939 , version 1 (03-10-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04226939 , version 1

Citer

Phuong Anh Dang. Thermosensitive macroporous hydrogels for cells encapsulation and delivery. Mechanics [physics]. Université Paris sciences et lettres, 2022. English. ⟨NNT : 2022UPSLM087⟩. ⟨tel-04226939⟩
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