Ce mémoire de thèse a pour objectif l'élaboration de réseaux élastomères thermoreversibles. Ces réseaux à base de polycaprolactone (PCL), dont la plupart des constituants sont issus de la biomasse, auront la particularité d'être recyclables et biodégradables / The aim of this thesis is to elaboration of the thermoreversible elastomers networks. These polycaprolactone-based networks (PCL-based networks), most of which of the constituents from biomass, will have the particularity of being recyclable and biodegradable

Des polyacides lactiques hydroxy téléchélique de masses molaires variées ont été synthétisés par polymérisation par ouverture de cycle du LLA en présence de 1,4 -butane diol. Des polyhydroxybutyrate hydroxy téléchéliques ont été préparés transesterification du PHB et du 1,4-butanediol catalysée par l'acide p-toluène sulfonique .Ces oligomères ont été utilisés pour préparer des polyesters amides fonctionnalisés acrylates ou mercaptans. Dans une approche parallèle, du PCL multi acrylate a été préparé avec succès par copolymérisation par ouverture de cycle de méthacrylate de glycidyle avec du caprolactone. Des copolymères (GMA -co- CL) ayant des masses molaire et de la fonctionnalité variables, ont été préparés en modifiant les paramètres de la réaction tels que le catalyseur, la nature du co-amorceur et le rapport des stœchiométriques des différents réactifs. Les polymères multi acrylates ont été copolymérisés principalement avec l'HEMA sous irradiation UV pour obtenir des réseaux PLA, PHB et PCL segmentés. Les mécanismes de dégradation de ces réseaux ont été étudiés en examinant particulièrement les décompositions des liaisons uréthanes et esters. Des dépolymérisations du PHEMA ont été détectées avec TGA -FTIR à plus haute température (450°C). Pour les réseaux à base de PCL, les propriétés thermo -mécaniques ont été étudiées. Le résultat montre que les phases riches en PCL ont une bonne compatibilité avec le poly HEMA. Les modules caoutchoutiques et l’étendue des températures des zones d’amortissement peuvent être contrôlées en fonction des paramètres réactionnels. Les Polymères multifonctionnels Thiols du PCL, PHA et PLA ont été utilisés pour faire croître des chaines méthacrylates et construire des polymères de type étoile / Hydroxyl telechelic polylactic acids of various molecular weights were synthesized by ring opening polymerization in the presence of LLA and 1,4-butanediol. Telechelic hydroxy polyhydroxybutyrate were prepared transesterification of PHB and 1,4- butanediol catalyzed by p- toluene sulfonic acid. These oligomers were used to prepare polyesteramides functionalised acrylates or mercaptans. In a parallel approach, the PCL multi acrylate was successfully prepared by ring-opening copolymerization of glycidyl methacrylate with caprolactone. Copolymers (GMA-co-CL) with variable molar masses and functionality were prepared by changing the reaction parameters such as catalyst, the nature of the co-initiator and the ratio of different stoichiometric reagents. Multi-acrylated polymers were copolymerized with HEMA under UV irradiation to obtain PLA, PHB and PCL segmented networks. Degradation mechanisms of these networks have been studied by examining particular decomposition of urethane bonds and esters. Depolymerization of the PHEMA was detected with TGA -FTIR at higher temperature (450°C). For PCL based networks, the thermo- mechanical properties were studied. The result shows that the PCL-rich phases have good compatibility with poly HEMA. The rubber and the working temperature range of the damping zones modules can be controlled as a function of reaction parameters. Multi mercapto functionalized polymers with PCL, PLA and PHA segments were used to grow methacrylate polymer chains and build star type

Ce travail a pour objet l'obtention et la caractérisation de nouveaux copolymères amphiphiles et d'hydrogels à hydrophilie contrôlée, à partir de polymères naturels, avec comme utilisations potentielles la vectorisation de principes actifs. En conséquence, il est donc nécessaire que les polymères utilisés pour l’obtention de ces architectures répondent à un certain nombre de contraintes, notamment être non-toxiques, biocompatibles et biodégradables. Pour ces raisons, on retient le plus souvent comme matériaux de départ des polymères naturels, en particulier les polysaccharides. Quelques polymères synthétiques répondent aussi à ces contraintes, telle que la polycaprolactone. Ainsi, le matériau de base utilisé dans ce travail est l'amidon sur lequel a été greffé soit la poly (ε-caprolactone), soit une chaîne grasse. La thèse est structurée en cinq chapitres consacrés d'une part au greffage de structures hydrophobes sur l'amidon et la formation d'hydrogels à hydrophobie modulable, d'autre part à la vectorisation de la lévofloxacine par ces composés. La première partie traite du greffage de la polycaprolactone sur l'amidon par "click chemistry" (CuAAC) entre l’amidon fonctionnalisé par des fonctions alcynes et des polycaprolactones à fonction azoture en bout de chaîne, ces dernières étant préalablement obtenues par POC de la caprolactone. Les réactions de CuAAC ont été effectuées non seulement selon les protocoles habituels, mais aussi par micro ondes. Par ailleurs, l'amidon a aussi été hydrophobisé par les méthodes usuelles d'estérification par une chaîne grasse via le chlorure de l’acide palmitoique. Les produits ainsi obtenus ont été caractérisés par RMN, IR, XPS et leur comportement dans différents solvants (solubilité, gonflement) a été étudié. Une seconde partie est consacrée à l'élaboration d'hydrogels à base d’amidon et d’amidon modifié avec des chaînes d’acides gras et de PCL par réticulation avec l’acide citrique. Afin d'atteindre les objectifs, une stratégie multifactorielle expérimentale avec deux variables indépendantes a été utilisée. La modélisation mathématique des données expérimentales permet de remonter aux paramètres physico-chimiques pertinents, montre les effets de synergie et établit les conditions d'optimisation. Une dernière partie a permis d'évaluer les cinétiques de libération de la lévofloxacine, un antibiotique de dernière génération, par les hydrogels obtenus. Les matériaux obtenus ont montré des propriétés de libération contrôlée potentiellement intéressantes. Les résultats obtenus au cours de cette thèse ont été évalués par la publication de trois articles et par dissémination des résultats au six conférences internationales. / This work is part of a current field that has grown steadily in recent years and aims to obtain and characterize amphiphilic polymers and hydrogels with controlled hydrophilicity, derived from natural polymers, with potential use as controlled drug delivery systems. Acting in contact with the body or inside it, it is necessary that the polymers used to obtain these architectures meet a number of constraints to be non-toxic, biocompatible and biodegradable. For these reasons, most of the time natural polymers are chosen, especially those from the class of polysaccharides, but there are also synthetic polymers that meet these requirements. Thus, the materials considered were: starch, poly (ε-caprolactone), palmitoyl chloride, citric acid, their by-products of degradation being non toxic. The thesis is divided into two parts, one theoretical and one experimental, and structured into five chapters, wherein: the first chapter is the theoretical and the others, the original, experimental part. In a first time, starch was hydrophobized by grafting poly-caprolactone using "click chemistry" (CuAAC) (using the traditional way and the one using the microwaves) between starch chains bearing alkyne side functions and polycaprolactone chains with azide chain end function, these latter being synthesized by ROP of caprolactone. Another way consists in the esterification with long fatty acid chains. Physico-chemical analysis, morphological and the behavior in different solutions have been made to obtain information about both the structure and the characteristics of the products. in a second part, hydrogels based on starch and modified starch with fatty acid chains or PCL and crosslinked with citric acid have been obtained. To achieve the objectives, a strategy with two experimental independent variables was used, the mathematical modeling of experimental data giving information on the existing phenomena, and showing the synergistic effects and at the same time establishing the conditions for optimization. After evaluation of the kinetics of controlled release of levofloxacin, an antibiotic, from the synthesized hydrogels, the materials based on modified starch have shown to present sustained release properties superior in terms of slowing release, a feature that recommends them successfully in the pharmaceutical and cosmetics applications. The results obtained in this thesis have been evaluated by the publication of three articles and dissemination of results at six international conferences.

Ce travail a permis de démontrer que l’électrofilage, ainsi que l’électronébulisation, sont des méthodes faciles et efficaces de préparation de complexes entre des polymères et des petites molécules. En effet, la plupart des méthodes de préparation de complexes donnent des mélanges inhomogènes à cause de la cristallisation cinétiquement favorisée des petites molécules. Or, un mélange inhomogène peut être très difficile à caractériser. Dans ce travail, l’électrofilage a été utilisé pour la première fois avec succès pour obtenir des nanofils de complexe entre le poly(oxyde d’éthylène) (PEO) et le NaSCN (PEO-NaSCN) ainsi qu’entre le PEO et l’hydroquinone. L’électronébulisation a été utilisée pour obtenir du complexe entre la polycaprolactone (PCL) et l’urée. L’électrofilage n’était pas possible pour le système PCL-urée parce que la solubilité n’était pas suffisante pour atteindre la viscosité minimale requise pour l’électrofilage. L’électronébulisation peut donc complémenter l’électrofilage et rendre la technique applicable à encore plus de systèmes. Les systèmes ont été caractérisés par spectroscopie infrarouge (FT-IR), par diffraction de rayons X (XRD), par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et par microscopies optique et électronique à balayage. / This work has allowed to show that electrospinning, as well as electrospraying, are easy and efficient methods for preparing complexes between polymers and small molecules. Most complex preparation methods yield inhomogeneous mixtures because of the kinetically favoured crystallization of small molecules. An inhomogeneous mixture can be very difficult to characterize. In this work, electrospinning was used for the first time to obtain nanofibres of complexes between poly(ethylene oxide) (PEO) and NaSCN (PEO-NaSCN) as well as between PEO and hydroquinone. Electrospraying was used to obtain a complex between polycaprolactone (PCL) and urea. Electrospinning was not possible for the PCL-urea system because the solubility was not sufficient to attain the minimal viscosity required for electrospinning. Electrospraying can thus be used as a complementary technique to electrospinning, making this approach applicable to a much wider range of systems. The systems were characterized by infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC) and microscopy (optical and scanning electronic microscopy).

L’accroissement de l’espérance de vie s’accompagne d’une détérioration de l’état de santé général des seniors et d’une recrudescence des maladies chroniques. Parmi les manifestations de la sénescence, l’atteinte de l’appareil locomoteur est particulièrement invalidante et accélère considérablement l’entrée en dépendance. C’est également le cas chez les plus jeunes lors d’atteintes traumatiques ou pathologiques. Ainsi, au niveau mondial 2,2 millions de greffes osseuses sont pratiquées chaque année, mais le taux de complications post-opératoires demeure élevé et est estimé à 15 % des interventions. Ces faits dessinent les contours d’un enjeu sociétal majeur ; les matériaux d’origine animale posent des problèmes d’histocompatibilité, de pathogénicité et donc de rejet. C’est pourquoi les efforts de recherche ciblent prioritairement le développement de biomatériaux synthétiques aptes à promouvoir la régénération osseuse. Actuellement les principaux substituts osseux sur le marché sont les « céramiques » bioactives (phosphates de calcium, verres bioactifs) qui présentent comme caractéristiques d’être biocompatibles, de se lier spontanément aux tissus osseux, de promouvoir l’adhésion des cellules osseuses et enfin d’être biorésorbables. Cependant, malgré cet ensemble de caractéristiques très satisfaisantes, la fragilité de ces matériaux en limite les applications. Pour pallier ce défaut, une solution ingénieuse est de s’inspirer de la structure particulière du tissu osseux. Celle-ci mêle intimement une phase inorganique, le minéral osseux constitué de cristaux d’apatite (phosphate de calcium résorbable), à une phase organique qui est majoritairement du collagène. De manière remarquable, une telle structure associe la rigidité de la partie inorganique à la ténacité des fibres de collagène. Pour obtenir des implants aux propriétés mécaniques proches du tissu osseux, la stratégie consiste donc à combiner céramiques bioactives et matière organique. À cette fin, l’équipe Biomatériaux du Laboratoire de Physique de Clermont (LPC) a récemment mis au point un procédé innovant qui permet la synthèse de matrices tridimensionnelles d’hybrides organique-inorganique à base de verre bioactif et de polymère biocompatible aux caractéristiques variées. Dans la continuité des travaux, il était alors question d’exploiter ce procédé afin de développer un substitut osseux hybride aux propriétés optimisées. Il s’agissait tout d’abord de sélectionner le polymère le plus adéquat pour la régénération osseuse, qui s’est avéré être le polycaprolactone, puis d’optimiser la synthèse (notamment la source de calcium), la structure macroporeuse et la proportion organique-inorganique. Le matériau hybride résultant a ensuite été dopé en éléments thérapeutiques à faible dose (< 5 % de la masse totale) avec des ions strontium ou des nutriments tels que la fisétine et l’hydroxytyrosol qui possèdent un effet ostéogénique. Les mousses hybrides ainsi développées ont finalement été caractérisées in vitro afin de déterminer leurs propriétés physico-chimiques et biologiques, et in vivo afin d’évaluer leur performance. Après 3 mois d’implantation dans un défaut critique de la calvaria de souris, les résultats démontrent le potentiel de ce substitut osseux: comparé au matériau commercial de référence (os bovin traité) qui conduit à une reconstruction osseuse de 16% (± 5%), l’hybride permet une reconstruction allant de 32% (± 3%) lorsqu’il n’est pas dopé, jusqu’à 55% (± 7%) voire 58% (± 7%) lorsqu’il est dopé respectivement en fisétine ou en strontium. Ces travaux de thèse laissent entrevoir des perspectives prometteuses telles que l’association des dopants et l’impression 3D des mousses hybrides polycaprolactone-verre bioactif. / The increase in life expectancy results in the decline of seniors’ health conditions and the resurgence of chronic diseases. Among the expressions of senescence, disorders of the musculoskeletal system are particularly disabling and considerably accelerate the state of dependency. This is also the case for young people who suffer from traumatic injuries or pathologic conditions. Thus, about 2.2 million bone grafts are performed worldwide every year. Yet, the level of postoperative complications remains high and is estimated at 15% of surgical operations. These facts outline a major societal concern: animal-based materials present a risk of histocompatibility issues and pathogenicity that may lead to implant failure. This is the reason why research efforts focus on the development of synthetic biomaterials capable of promoting bone regeneration. Currently, commercialised bone substitutes are mainly made of bioactive “ceramics” (calcium phosphates, bioactive glass) that are known to be biocompatible, to spontaneously bond to bone tissues, to promote bone cell adhesion and finally to be bioresorbable. However, despite these remarkable properties, the brittleness of these materials limits their applications. An ingenious solution to this brittleness can be learned from the particular structure of bone tissue. Bone tissue intimately blends an inorganic phase, the bone mineral, which is made of apatite crystals (resorbable calcium phosphates), with an organic phase that is mainly collagen. Such a structure associates the stiffness of the inorganic part with the toughness of collagen fibres. Therefore, in order to obtain implants with mechanical properties similar to that of bone, the strategy consists in combining bioactive ceramics with organic matter. To this end, the Biomatériaux team from the Laboratoire de Physique de Clermont (LPC) recently developed an innovative process that allows the synthesis of tridimensional organic-inorganic hybrids comprised of bioactive glass and biocompatible polymer. The objective of the thesis was to exploit this process in order to develop a hybrid bone substitute with optimal properties. First of all, polycaprolactone was selected as the polymer, especially because of its adequate degradation rate for long-term applications such as bone regeneration. Then, the synthesis process was improved (in particular, the calcium source was changed), the macroporous structure was optimised and the organic-inorganic ratio was chosen. Afterwards, elements that are known to induce an osteogenic effect were incorporated in the hybrid at low doses (< 5% of total weight): an inorganic doping was performed using strontium ions and an organic doping was performed using nutrients such as fisetin or hydroxytyrosol. The resultant hybrid scaffolds were eventually characterised in vitro in order to determine their physicochemical and biological properties and in vivo in order to evaluate their performance. After 3 months of implantation in a mouse calvarial critical defect, results demonstrate the potential of this bone substitute: compared to the reference commercial material (treated bovine bone) that leads to a bone reconstruction of 16% (± 5%), the hybrid allows a reconstruction going from 32% (± 3%) when it is not doped, to 55% (± 7%) and even 58% (± 7%) when it is doped respectively with fisetin or strontium. This thesis paves the way to promising perspectives like the association of doping agents and the 3D printing of polycaprolactone-bioactive glass hybrid scaffolds.

Ce travail a permis de démontrer que l’électrofilage, ainsi que l’électronébulisation, sont des méthodes faciles et efficaces de préparation de complexes entre des polymères et des petites molécules. En effet, la plupart des méthodes de préparation de complexes donnent des mélanges inhomogènes à cause de la cristallisation cinétiquement favorisée des petites molécules. Or, un mélange inhomogène peut être très difficile à caractériser. Dans ce travail, l’électrofilage a été utilisé pour la première fois avec succès pour obtenir des nanofils de complexe entre le poly(oxyde d’éthylène) (PEO) et le NaSCN (PEO-NaSCN) ainsi qu’entre le PEO et l’hydroquinone. L’électronébulisation a été utilisée pour obtenir du complexe entre la polycaprolactone (PCL) et l’urée. L’électrofilage n’était pas possible pour le système PCL-urée parce que la solubilité n’était pas suffisante pour atteindre la viscosité minimale requise pour l’électrofilage. L’électronébulisation peut donc complémenter l’électrofilage et rendre la technique applicable à encore plus de systèmes. Les systèmes ont été caractérisés par spectroscopie infrarouge (FT-IR), par diffraction de rayons X (XRD), par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et par microscopies optique et électronique à balayage. / This work has allowed to show that electrospinning, as well as electrospraying, are easy and efficient methods for preparing complexes between polymers and small molecules. Most complex preparation methods yield inhomogeneous mixtures because of the kinetically favoured crystallization of small molecules. An inhomogeneous mixture can be very difficult to characterize. In this work, electrospinning was used for the first time to obtain nanofibres of complexes between poly(ethylene oxide) (PEO) and NaSCN (PEO-NaSCN) as well as between PEO and hydroquinone. Electrospraying was used to obtain a complex between polycaprolactone (PCL) and urea. Electrospinning was not possible for the PCL-urea system because the solubility was not sufficient to attain the minimal viscosity required for electrospinning. Electrospraying can thus be used as a complementary technique to electrospinning, making this approach applicable to a much wider range of systems. The systems were characterized by infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC) and microscopy (optical and scanning electronic microscopy).

L’introduction des nano-charges dans le milieu des polymères donna naissance aux nanocomposites et révolutionna l’univers des matériaux. Les nanocomposites sont à l’instar des composites traditionnels, un mélange de polymère et d’une charge avec au moins une dimension nanoscopique. Dans le cadre de notre projet, nous avons travaillé avec des nanocomposites à base des polymères biodégradables : polyacidelactique et polycaprolactone, combinés avec différentes nano-argiles «kaolin et bentonite» et avec différentes nano-organo-argiles. Ces nanocomposites ont été préparés par différentes méthodes (intercalation en solution, polymérisation in situ et la méthode de la voie fondue). L’avantage de ces polymères est dans leur dégradabilité ainsi que leur biocompatibilité. Une étude des relations entre l’élaboration, la microsctructure et les propriétés physico-chimiques des nanocomposites, des argiles modifiées par 3-aminopropyltriéthoxysilane (APTES) et Bromure d’Hexadecyltriméthy ammonium (CTAB) et des argiles non traitées ont été réalisés. La polymérisation in situ et le mélange à l’état fondu sont les méthodes les plus appropriées pour obtenir une meilleure dispersion nommée exfoliation. L’étude de la capacité d’adsorption du Co (II), Cd (II), Cu (II) et Ni (II) par ces deux adsorbants bruts (kaolin et bentonite) croit considérablement avec l’augmentation du pH. Cette capacité est 2 fois et demie plus importante dans le cas de la bentonite que dans celui du kaolin. L’étude comparative des cinétiques d’adsorption, nous a révélé une cinétique rapide de l’ordre de 6 min dans le cas du cobalt, 10 min dans le cas du nickel, 15 min dans le cas du cadmium et une cinétique moyenne de l’ordre de 120 minutes pour Cu (II) aussi bien pour la bentonite que pour le kaolin. L’étude de l’adsorption du Co (II), Cd (II), Cu(II) et Ni (II) par ces matériaux (argiles brutes, argiles organiquement modifiées et nanocomposites préparés par différentes méthodes) montre que la capacité d’adsorption de ces métaux lourds est importante dans le cas de l’argile modifiée par APTES / The introduction of nano-fillers into polymers field lead to the creation of the nanocomposites. This creation is starting up a new revolution into the world of materials. Nanocomposites are similar to traditional composite of a polymer blend and filler with at least one nano-scopic dimension. In our project, we worked with nanocomposites of biodegradable polymers: polyacidlactic and polycaprolactone, combined with different nanoclays "kaolin and bentonite" and with different nano-organo-clays. These nanocomposites have been prepared by different methods (solution intercalation, in situ polymerization and melt mixture methods). The advantage of these polymers is their degradability and biocompatibility. A study of the relationship between development, microsctructure and physico-chemical properties of nanocomposites, clays modified with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) and Hexadecyltriméthy ammonium bromide (CTAB) and untreated clays were made. In situ polymerization and melt mixture methods are most suitable methods to get a better dispersion named exfoliation. The study of the adsorption capacity of Co (II), Cd (II), Cu (II) and Ni (II) by these two raw adsorbents (kaolin and bentonite) increases significantly with increasing pH. This capacity is two and half times higher in the case of bentonite than in kaolin. The comparative study of adsorption kinetics, we revealed rapid kinetics of the order of 6 minutes for the Co (II), 10 min for the Ni (II), 15 min for the Cd (II) and an average kinetic order of 120 minutes for Cu (II) both for the bentonite that for kaolin. The study of the adsorption of Co (II), Cd (II), Cu (II) and Ni (II) by these materials (raw clays, organically and nanocomposites prepared by different methods) shows that the adsorption capacity of these heavy metals is important in the case modified clay by APTES

3D printers that precisely fuse plastic filament are enabling medical manufacturers to produce high-quality plastic medical devices and implants. However, the low-temperature fusing process implies that post-production sterilization must also occur at a low temperature or destroy the precision of the product. This study characterizes the effects of hydrogen peroxide (H2O2) vapour sterilization on ASTM-compliant tensile samples of polylactic acid, polycaprolactone, and polycarbonate. The sterilization process caused physical deformations in polycaprolactone. Additionally, increases were observed in polycaprolactone and polycarbonate sample thickness, and in polycarbonate sample width. Decreases in E were found in all three materials, while UTS decreased in polycarbonate, and strain at UTS increased in polycaprolactone. The findings demonstrate that the materials can be compatible with H2O2 vapour sterilization, but products must be designed to accommodate for changes that occur due to sterilization. / February 2017

Electrospun materials have potential use in many biomedical applications such as soft tissue replacements or as scaffolds to target drug delivery to local sites. Electrospinning is a polymer processing technique that can be used to create materials composed of fibers with diameters ranging from the micron to the nanoscale. We investigated the effects of microfibrous and nanofibrous electrospun polycaprolactone (EPCL) on innate, cell-mediated, and humoral components of the immune system. Results demonstrated that in both young (12 week) and old (6 month) mice, EPCL had no effect on various immune parameters. With its lack of immunotoxicity, EPCL presents an excellent polymer scaffold for use in delivering drugs to local sites. Drug delivery studies focused on using EPCL nanofiber scaffolds with the known immunosuppressive compound dexamethasone (DEX) incorporated within the matrix. The ability of the EPCL-DEX scaffold to suppress cell-mediated immunity (CMI) was evaluated using the delayed-type hypersensitivity (DTH) response to Candida albicans. Preliminary studies were conducted following subcutaneous implantation of a single disk (6-mm or 3-mm diameter) with 3, 10, 30, or 100 % w/w DEX in EPCL in the thigh region. Based on footpad swelling, dose -responsive suppression of the DTH was observed based on DEX equivalent units (DEU) at all but the lowest dose. The animals that received the high dose (100% in 6-mm) had decreased spleen weights, however no change in spleen weight was observed at the lower doses. Thymus weights were only affected at the four highest doses. These preliminary results suggest that implantation of a drug-containing electrospun scaffold may achieve local immunosuppression without systemic toxicity. Finally, we evaluated the EPCL-DEX scaffold in an acute inflammatory model (keyhole limpet hemocyanin) and a mouse model of rheumatoid arthritis (collagen induced arthritis). While similar trends were observed in the other models, the EPCL-DEX system achieved greatest success in the DTH model.

M.Sc. (Chemistry) / Human immunodeficiency virus (HIV) is continuously rewriting medical history as one of the diseases affecting humankind. Current treatments available for HIV, namely antiretrovirals (ARVs), do not completely eradicate the virus from the body, leading to life time commitment. Many ARVs suffer from high toxicities and unpleasant side effects; as a result many patients do not adhere to the treatment. Nanoparticles (NPs) used as drug delivery systems (DDS) hold tremendous potential, since they can easily protect the drug from external environment and enter the human cells to deliver drugs. Therefore, the main objective of this work was to load two ARVs, namely lamivudine (LAM) and efavirenz (EFV), into a biodegradable, biocompatible poly(epsilon-caprolactone) (PCL) polymer based NPs. LAM is a hydrophilic drug suffering from low half life of 5 to 7 hours and many unpleasant side effects. EFV is a hydrophobic drug suffering from low aqueous solubility (4 μg/ml), which leads to a limited oral absorption and low bioavailability (40-45%).