Deux séries de copolymères tribloc thermo-sensibles et amphiphiles, à savoir poly(L-lactide)/poly(N-isopropylacrylamide-co-N,N-diméthylacrylamide) et poly(L-lactide)/poly(2-(2-méthoxyéthoxy) éthyl méthacrylate-co-oligo(éthylène glycol) méthacrylate) ont été synthétisées par polymérisation radicalaire par transfert d'atomes en utilisant le Br-PLLA-Br comme macroamorceur dans des conditions douces. Les copolymères obtenus présentent une structure de chaînes bien définie avec une dispersité étroite, et sont capable de s'auto-assembler dans un milieu aqueux pour donner des micelles sphériques de taille en dessous de 100 nm et de faible concentration micellaire critique (<0.016 mg mL-1). La température critique inférieure de solution peut être ajustée avec précision en faisant varier le rapport NIPAAm/DMAAm ou MEO2MA/OEGMA. Un principe actif hydrophobe, curcumine, a été choisi comme modèle pour déterminer les propriétés de libération des micelles à différentes températures. Une libération thermo-sensible de curcumine a été observée, indiquant que ces copolymères sont prometteurs pour la libération ciblée de principes actifs anti-tumoraux. / Two series of thermo-responsive and amphiphilic triblock copolymers, i.e. poly(L-lactide)/poly(N-isopropylacrylamide-co-N,N-dimethylacrylamide) and poly(L-lactide)/poly(2-(2-methoxyethoxy) ethyl methacrylate-co-oligo(ethylene glycol) methacrylate) were synthesized by atom transfer radical polymerization using Br-PLLA-Br as macroinitiator under mild conditions. The obtained copolymers present well defined chain structures with narrow dispersity, and are able to self-assemble in aqueous medium yielding spherical micelles with size below 100 nm and low critical micellization concentration (<0.016 mg mL-1). The lower critical solution temperature is precisely adjusted by changing the NIPAAm/DMAAm or MEO2MA/OEGMA ratio. A hydrophobic drug, curcumin, is taken as a model to evaluate the drug release properties of micelles at different temperatures. Thermo-responsive drug release behavior is observed, indicating that these copolymers are promising candidate for targeted delivery of anticancer drugs.

In the first part of this work, silica nanoparticles and alternative or additional filler phases were incorporated into hydrogels based on the temperature-sensitive poly(N- isopropylacrylamide) (PNIPAm). Nano-SiO2-filled porous PNIPAm hydrogels with an enhanced force response (up to 100 g) to temperature stimuli were obtained by increasing several times the pore wall thickness, which was achieved via reducing the solvent (porogen) content during the gels' cryo-synthesis. A similar optimization of the force response was also carried out for analogous gels reinforced by nano-TiO2, in which the reinforcing effect of the filler is weaker. Partial intercalation of amylopectin starch into divinyl-crosslinked bulk as well as porous PNIPAm gels several times improved their extensibility. In case of starch-rich bulk gels, a very fast and extensive one-way deswelling in response to increased temperature was achieved (re-swelling upon cooling is much slower), which is attributed to specific properties of the starch-PNIPAm interface. In doubly-filled bulk PNIPAm/nano-SiO2/starch gels, a very strong synergic reinforcing effect of both fillers is observed, due to specific hydrogen bridging between the three phases. Highly porous cryogels based on PNIPAm/nano- SiO2/starch displayed a highly improved extensibility...

<p>Smart windows that modulate solar radiation by changing their optical state in response to temperature stimulus are developing as promising solutions towards reducing the energy consumption of buildings. The market adoption of such systems has been slow due to the barriers in scalability, cost, as well as complexity in their integration into existing systems. Aiming these features, we have proposed a retrofit smart window design based on the temperature-responsive polymer Methyl Cellulose (MC). The system utilizes a sustainable, earth abundant and cost-effective cellulose based thermo-responsive material to transform existing windows to a thermally dynamic smart window system. The observed optical change of MC from transparent to opaque state is dependent on temperature and is triggered by the thermodynamic mechanism of reversible coil-globule transition, which results in a stable performance of the proposed device. Its solar modulation ability was studied using ultraviolet-visible- spectroscopy. Effect of MC concentration and various salts on the optical performance were investigated. It was found that the transition temperature the polymer can be tuned by varying MC concentration and by adding salts to the system. The tunability of transition temperature is a function of the concentration of salt and the type of anion in the salt. It was observed that the transition temperature of the window can be tuned between to , allowing a wide range of control over switching temperature. Controllable LCST, low freezing point, sustainable base material, scalable production, low cost, retrofit system makes them ideal candidates for smart window applications. </p>

Poly(vinylidene fluoride) PVDF is a semi-crystalline fluoropolymer that attracted researchers' attention more than a decade ago due to its remarkable properties, such as mechanical strength, thermal stability, chemical resistance, good processability, and excellent aging resistance. Due to these excellent properties, PVDF is applied in many applications such as membranes and filtration, biomedical applications, drug delivery, batteries, energy generation, energy storage, sensors, actuators, and energy harvesting applications. The dissertation was inspired by PVDF’s outstanding properties and applications. First of all, the effect of chain topology of on the crystallization and polymorphism between linear and star PVDF homopolymers were studied. Well-defined linear and stars PVDF homopolymers architectures were synthesized by reversible addition−fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization. The non-isothermal crystallization study showed an increase in the amount of ferroelectric β-phase with respect to the paraelectric α-phase as the number of arms in the PVDF stars increases. This finding is explained by the increased topological complexity in the stars of several arms, which leads to the preferential formation of the less thermodynamically stable ferroelectric β-phase. Moreover, the isothermal crystallization kinetics of the PVDF stars was faster than the linear PVDF as a result of their speedier nucleation. Secondly, we report the synthesis of poly(n-isopropylacrylamide)-b-poly(vinylidene fluoride) (PNIPAM-b-PVDF), amphiphilic block copolymers with linear and star architectures by RAFT sequential living polymerization. Due to the presence of a lower critical solution temperature (LCST) for PNIPAM (coil-globule transition around 32 °C), the synthesized PNIPAM-b-PVDF block copolymers have thermo-responsive behavior, therefore, potential application in the fabrication of thermo-responsive membranes. All fabricated membranes by nonsolvent-induced phase separation (NIPS) method exhibited thermo-responsive behavior with water permeability and PEG rejection experiments. Moreover, the several heating-cooling cycles showed that the thermal-responsive behavior of these membranes are reversible and stable. Finally, a suggested potential future work is given to synthesize other PVDF-based block copolymers via sequential living polymerizations.

The use of cell transplantation to treat enzyme deficiency disorders is limited by the immune response targeted against foreign tissue or the use of life-long immunosuppressants. Hiding cells from the immune system in an encapsulation device is promising. Cells encapsulated within an anionic calcium alginate hydrogel bead are protected through a semi-permeable membrane formed by polycation, poly-L-lysine (PLL). A final layer of alginate is added to hide the cationic PLL surface but this has proved to be difficult creating capsules which are prone to fibrotic overgrowth, blocking exchange of nutrients, waste and therapeutic enzymes through the capsule. For long term applications these capsules need to be both biocompatible and mechanically robust. This thesis aims to address the biocompatibility issue of high cationic surface charge by synthesizing polycations of reduced charge using N-(3- aminopropyl)methacrylamide hydrochloride (APM) and N-(2- hydroxypropyl)methacrylamide (HPM) and study the associated mechanical properties of the capsules using micropipette aspiration. Micropipette aspiration was applied and validated for alginate based capsules (gel and liquid core) to quantify stiffness. Varying ratios of APM were used to control the overall charge of the polycations formed while HPM was incorporated as a neutral, hydrophilic, nonfouling comonomer. The molecular weight (MW) was controlled by using reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization. The biocompatibility of these polymers was tested by cell adhesion and proliferation of 3T3 fibroblasts onto APM/HPM copolymer functionalized surfaces and by solution toxicity against C2C12 myoblasts. The ability for the APM/HPM copolymers to bind to alginate and form capsules was also assessed, along with the integrity and stiffness of the capsule membrane with or without additional covalent cross-linking by reactive polyanion, poly(methacrylic acid-co-2-vinyl-4,4- dimethylazlactone) (PMV60). Thermo-responsive block copolymers of N-isopropylacrylamide (NIPAM) and 2- hydroxyethylacrylamide (HEA) were also synthesized as potential drug delivery nanoparticles, showing control over micelle morphology with varying NIPAM to HEA ratios. / Thesis / Doctor of Science (PhD) / The treatment of enzyme deficiency disorders by cell transplantation is limited by the immune attack of foreign tissue in absence of immunosuppressants. Cells protected in an encapsulation device has shown promise. Poly-L-lysine, a widely used membrane material in these protective capsules, binds to the anionic gel entrapping living cells because it is highly cationic. The high cationic charge is difficult to hide causing the immune system to build tissue around the capsule, preventing the encapsulated cells from exchanging nutrients and therapeutic enzymes. This thesis aims to replace poly-L-lysine by synthesizing a series of more biocompatible materials of decreasing cationic charge. These materials were studied for the ability to support tissue growth and form stable capsules. The membrane strength was measured using an aspiration method validated for these types of capsules. Reducing the cationic charge of the materials increased the biocompatibility of the capsule membrane but also made for weaker membranes.

Les acides biliaires sont reconnus comme des tensioactifs d’origine biologique potentiellement applicables dans le domaine pharmaceutique. Leurs structures en font une plateforme idéale pour l’obtention de nouvelles architectures polymères. Des composés synthétisés par polymérisation anionique de dérivés d’oxirane comme l’oxyde d’éthylène, offre des dérivés amphiphiles pegylés démontrant des propriétés d’agrégation intéressantes en vue d’une amélioration de la biocompatibilité et de la capacité d’encapsulation médicamenteuse. Une large gamme d’acides biliaires pegylés (BA(EGn)x) a été préparée avec comme objectif premier leurs applications dans la formulation de principes actifs problématiques. Pour cela, une caractérisation rigoureuse du comportement de ces dérivés (modulation de la longueur (2 < n < 19) et du nombre de bras (2 < x < 4) de PEG) en solution a été réalisée. Dans le but d’améliorer la biodisponibilité de principes actifs lipophiles (cas de l’itraconazole), des nanoémulsions spontanées, composées de BA(EGn)x et d’acide oléique, ont été développées. L’évaluation in vitro, de la toxicité (cellulaire), et de la capacité de solubilisation des systèmes BA(EGn)x, ainsi que les paramètres pharmacocinétiques in vivo (chez le rat), suggèrent une livraison contrôlée par nos systèmes auto-assemblés lors de l’administration orale et intraveineuse. Aussi, la synthèse de copolymères en blocs en étoile à base d’acide cholique pegylés a été effectuée par polymérisation anionique par addition d’un second bloc au caractère hydrophobe de poly(éther d’allyle et de glycidyle) (CA(EGn-b-AGEm)4). Selon le ratio de blocs hydrophiles-hydrophobes CA(EGn-b-AGEm)4, des réponses thermiques en solution (LCST) ont été observées par un point de trouble (Cp) entre 8 oC et 37 oC. Un mécanisme de formation d’agrégats en plusieurs étapes est suggéré. La thiolation des allyles des PAGE permet une fonctionnalisation terminale à haute densité, comparable aux dendrimères. Les caractérisations physico-chimiques des CA(EGn-b-AGEm-NH2)4 et CA(EGn-b-AGEm-COOH)4 indiquent la formation de structures auto-assemblées en solution, sensibles à la température ou au pH. Cette fonctionnalisation élargie le domaine d’application des dérivés d’acides biliaires pegylés en étoile vers la transfection d’ADN, la livraison de siRNA thérapeutiques ou encore à une sélectivité de livraison médicamenteux (ex. sensibilité au pH, greffage ligands). / Bile acids are natural compounds and may have potential for pharmaceutical applications. Their structures provide an interesting platform for polymerization to obtain well-defined architectures. The anionic polymerization of oxirane derivatives, mainly PEG derivatives, endowed new aggregation properties and improvement of biocompatibility of the new amphiphilic polymers based on bile acids. A library of pegylated bile acids (BA(EGn)x) was prepared for the formulation of lipophilic drugs. The aqueous physicochemical behaviors of these derivatives (modulation of the length (2 < n < 19) and the number (2 < x < 4) of PEG arm) were investigated. In order to improve the bioavailability of insoluble active compounds (itraconazole, an antifungal drug), a binary system based on the association of BA(EGn)x and oleic acid, formed self-emulsifying drug delivery systems. The in vitro evaluation of cell toxicity and solubilization capacities of the BA(EGn)x systems followed by the in vivo evaluation in rats of the pharmacokinetic parameters demonstrated the advantages of our self-assembled system for controlled drug delivery for both oral and intravenous administration. Star-shaped block copolymers of pegylated cholic acid (CA(EGn-b-AGEm)4) were prepared by the introduction of a second hydrophobic block of PAGE poly(allyl glycidyl ether). They demonstrated thermosensitivity (8 oC < LCST < 37 oC) in aqueous solution, suggesting a mechanism based on the formation of aggregates in two steps. The PAGE block with pendant groups may facilitate futher functionalization. The thiolation of allyl yields a new class of charged PEGylated star polymers (with multiple amines or carboxylic groups). CA(EGn-b-AGEm-NH2)4 and CA(EGn-b-AGEm-COOH)4 derivatives showed self-assembled structures in solution with temperature and pH responsiveness, respectively. This functionalization may lead to broader application of pegylated star derivatives in DNA transfection systems, siRNA delivery systems or as selective delivery system (pH-dependent).

Les acides biliaires sont reconnus comme des tensioactifs d’origine biologique potentiellement applicables dans le domaine pharmaceutique. Leurs structures en font une plateforme idéale pour l’obtention de nouvelles architectures polymères. Des composés synthétisés par polymérisation anionique de dérivés d’oxirane comme l’oxyde d’éthylène, offre des dérivés amphiphiles pegylés démontrant des propriétés d’agrégation intéressantes en vue d’une amélioration de la biocompatibilité et de la capacité d’encapsulation médicamenteuse. Une large gamme d’acides biliaires pegylés (BA(EGn)x) a été préparée avec comme objectif premier leurs applications dans la formulation de principes actifs problématiques. Pour cela, une caractérisation rigoureuse du comportement de ces dérivés (modulation de la longueur (2 < n < 19) et du nombre de bras (2 < x < 4) de PEG) en solution a été réalisée. Dans le but d’améliorer la biodisponibilité de principes actifs lipophiles (cas de l’itraconazole), des nanoémulsions spontanées, composées de BA(EGn)x et d’acide oléique, ont été développées. L’évaluation in vitro, de la toxicité (cellulaire), et de la capacité de solubilisation des systèmes BA(EGn)x, ainsi que les paramètres pharmacocinétiques in vivo (chez le rat), suggèrent une livraison contrôlée par nos systèmes auto-assemblés lors de l’administration orale et intraveineuse. Aussi, la synthèse de copolymères en blocs en étoile à base d’acide cholique pegylés a été effectuée par polymérisation anionique par addition d’un second bloc au caractère hydrophobe de poly(éther d’allyle et de glycidyle) (CA(EGn-b-AGEm)4). Selon le ratio de blocs hydrophiles-hydrophobes CA(EGn-b-AGEm)4, des réponses thermiques en solution (LCST) ont été observées par un point de trouble (Cp) entre 8 oC et 37 oC. Un mécanisme de formation d’agrégats en plusieurs étapes est suggéré. La thiolation des allyles des PAGE permet une fonctionnalisation terminale à haute densité, comparable aux dendrimères. Les caractérisations physico-chimiques des CA(EGn-b-AGEm-NH2)4 et CA(EGn-b-AGEm-COOH)4 indiquent la formation de structures auto-assemblées en solution, sensibles à la température ou au pH. Cette fonctionnalisation élargie le domaine d’application des dérivés d’acides biliaires pegylés en étoile vers la transfection d’ADN, la livraison de siRNA thérapeutiques ou encore à une sélectivité de livraison médicamenteux (ex. sensibilité au pH, greffage ligands). / Bile acids are natural compounds and may have potential for pharmaceutical applications. Their structures provide an interesting platform for polymerization to obtain well-defined architectures. The anionic polymerization of oxirane derivatives, mainly PEG derivatives, endowed new aggregation properties and improvement of biocompatibility of the new amphiphilic polymers based on bile acids. A library of pegylated bile acids (BA(EGn)x) was prepared for the formulation of lipophilic drugs. The aqueous physicochemical behaviors of these derivatives (modulation of the length (2 < n < 19) and the number (2 < x < 4) of PEG arm) were investigated. In order to improve the bioavailability of insoluble active compounds (itraconazole, an antifungal drug), a binary system based on the association of BA(EGn)x and oleic acid, formed self-emulsifying drug delivery systems. The in vitro evaluation of cell toxicity and solubilization capacities of the BA(EGn)x systems followed by the in vivo evaluation in rats of the pharmacokinetic parameters demonstrated the advantages of our self-assembled system for controlled drug delivery for both oral and intravenous administration. Star-shaped block copolymers of pegylated cholic acid (CA(EGn-b-AGEm)4) were prepared by the introduction of a second hydrophobic block of PAGE poly(allyl glycidyl ether). They demonstrated thermosensitivity (8 oC < LCST < 37 oC) in aqueous solution, suggesting a mechanism based on the formation of aggregates in two steps. The PAGE block with pendant groups may facilitate futher functionalization. The thiolation of allyl yields a new class of charged PEGylated star polymers (with multiple amines or carboxylic groups). CA(EGn-b-AGEm-NH2)4 and CA(EGn-b-AGEm-COOH)4 derivatives showed self-assembled structures in solution with temperature and pH responsiveness, respectively. This functionalization may lead to broader application of pegylated star derivatives in DNA transfection systems, siRNA delivery systems or as selective delivery system (pH-dependent).

Des revêtements polymères basés sur la physisorption de copolymères en peigne, dérivés du (Poly-L-Lysine)-g-poly(N Isopropylacrylamide) noté PLL-g-PNIPAM, ont été développés afin de contrôler réversiblement l'adhésion cellulaire. La préparation de ces revêtements repose sur l'adsorption spontanée de la poly(lysine) sur la plupart des substrats anioniques usuels en biologie, aisément mis en oeuvre par le non-spécialiste : une simple immersion du substrat dans une solution de PLL-g-PNIPAM donne une monocouche résistante au rinçage et dense en chaines poly(N-Isopropylacrylamide) thermosensibles.L'adsorption de copolymères en peigne dérivés de la PLL et portant des chaînes latérales de natures variées permet d'ajuster à souhait les propriétés du revêtement. Notre attention s'est portée particulièrement sur l'étude de couchesthermosensibles poly(N-Isopropylacrylamide-coligand), où le ligand est soit un groupe biotine, soit un peptide d'adhésion.Une voie de synthèse générique de dérivés PLL-g- PNIPAM est décrite. Elle se fonde sur la polymérisation RAFT du N-acryloxysuccinimide et la post-modification des unités de répétition puis des extrémités de chaînes. Des mesures de la température de transition soluble/insoluble en solution et des caractérisations par AFM et QCM-d de l'extension des chaînes en surface ont permis de démontrer que la transition au sein des revêtements s'opère à une température proche de celle en solution. La stabilité en termes de composition et d'épaisseur des revêtements suite à des cycles de transitions thermiques a été vérifiée. Une étude de l'adsorption de particules décorées par des protéines comme l'avidine a permis de montrer la capacité des couches adsorbée à exposer/masquer la biotine, et à réguler la formation de liaisons spécifiques par simple changement de température. Pour s'assurer de la possibilité d'ajustement du contraste d'accessibilité de ligands, cette étude a été complétée par des mesures sur des couches mixtes contenant des mélanges de chaînes fonctionnelles ou non fonctionnalisées. Enfin, en utilisant un peptide d'adhésion (RGD) comme ligand, il a été montré que l'interaction avec la surface de cellules HeLA peut être réversiblement contrôlée via une variation de température de quelques degrés, moyennant d'optimiser la densité en peptides et la présence de chaînes répulsives en surface.Un control local par stimulation lumineuse a été envisagé. Des poly(N-Isopropylacrylamide) contenant des azobenzenes furent synthétisés mais ne montrent qu'une faible réponse lumineuse. / Polymer coatings based on the physorption of comb-like polymers, (Poly-L-Lysine)-g-poly(NIsopropylacrylamide)derivatives (PLL-g-PNIPAM), have been developed to reversibly modulate specific cell adhesion on demand.This technique of coating relies on the spontaneous adsorption of PLL on typical anionic substrates used in biology: a simple bath application of substrates in solution of PLLg-PNIPAM affords a stable polymer adlayer with dense and thermoresponsive poly(NIsopropylacrylamide) brushes. Adsorption of comb-like polymers with different strands enables to easily modulate properties of the coatings. We focused on thermoresponsive poly(N-Isopropylacrylamide-co-ligand) brusheswhere ligand is Biotin or a peptide of adhesion.A versatile synthesis of PLL-g-PNIPAM is presented. This synthesis is based on RAFT polymerization of N-acryloxysuccinimide and post-modifications of both the backbone and the polymer ends. Detection of the transition soluble/insoluble in solution and AFM/QCM-d studies of PNIPAM adlayers demonstrate that the critical temperature in adlayers are close to the one in solution. Stability in terms of composition and thickness has been checked after temperature cycles. The study of the adsorption of Avidin-coated particles suggests that these adlayers can expose/mask Biotin, and so regulate specific interaction by simple change in temperature. To optimize the thermal contrast of ligand accessibility, this study includes measurements on mixed adlayers with functionalized/unfunctionalized brushes. Finally, specific adhesion of HeLa cells can be thermally modulated on adlayers presenting repellent brushes and with controlled densities of adhesive peptides (RGD).A local control has been considered on such coatings by using light stimulus. In this context, azobenzene-containing Poly(NIsopropylacrylamide) were synthesized but they shown only a weak light-response.

Hypothèse: L’impression sur textile d’une formulation de microparticules lipidiques avec un principe actif (éconazole nitrate) permet de conserver ou d’améliorer son activité pharmaceutique ex vivo et in vitro. Méthode: Une formulation de microparticules d’éconazole nitrate (ECN) a été formulée par homogénéisation à haut cisaillement, puis imprimée sur un textile LayaTM par une méthode de sérigraphie. La taille des microparticules, la température de fusion des microparticules sur textile et la teneur en éconazole du tissu ont été déterminées. La stabilité de la formulation a été suivie pendant 4 mois à 25°C avec 65% humidité résiduelle (RH). L’activité in vitro des textiles pharmaceutiques a été mesurée et comparée à la formulation commerciale 1% éconazole nitrate (w/w) sur plusieurs espèces de champignons dont le C. albicans, C. glabrata, C. kefyr, C. luminisitae, T. mentagrophytes et T. rubrum. La thermosensibilité des formulations a été étudiée par des tests de diffusion in vitro en cellules de Franz. L’absorption cutanée de l’éconazole a été évaluée ex vivo sur la peau de cochon. Résultats: Les microparticules d’éconazole avaient des tailles de 3.5±0.1 μm. La température de fusion était de 34.8°C. La thermosensibilité a été déterminée par un relargage deux fois supérieur à 32°C comparés à 22°C sur 6 heures. Les textiles ont présenté une teneur stable pendant 4 mois. Les textiles d’ECN in vitro ont démontré une activité similaire à la formulation commerciale sur toutes ii espèces de Candida testées, ainsi qu’une bonne activité contre les dermatophytes. La diffusion sur peau de cochon a démontré une accumulation supérieure dans le stratum corneum de la formulation textile par rapport à la formulation Pevaryl® à 1% ECN. La thermo-sensibilité de la formulation a permis un relargage sélectif au contact de la peau, tout en assurant une bonne conservation à température ambiante. / Hypothesis: Textile imprinted with a formulation of microparticles of a drug (econazole nitrate) can maintain or improve its pharmaceutical activity ex vivo and in vitro. Methods: A formulation of econazole nitrate microparticles was made by high shear homogenization then printed on a LayaTM textile by screen-printing. The size of microparticles, melting temperature of microparticles on textile and econazole nitrate content were determined. The stability of the formulation was followed for 4 months at 25°C with 65% residual humidity (RH). The in vitro activity of pharmaceutical textiles was measured and compared to the commercial formulation econazole nitrate 1% (w/w) in several species of fungi including C. albicans, C. glabrata, C. kefyr, C. luminisitae, T. mentagrophytes and T. rubrum. Temperature sensitivity of the formulations was studied by in vitro tests in Franz diffusion cells. Dermal absorption of econazole nitrate was assessed ex vivo on pig skin. Results: Econazole microparticles were 3.5±0.1 μm in diameter. The melting temperature was 34.8°C. The thermosensitivity of the system was determined by a release test at 32°C compared to 22°C over 6 hours. Textiles showed stable levels for 4 months (97±0.3 μg/cm2). ECN textiles on in vitro tests showed similar activity to the commercial formulation on all Candida species tested, as well as good activity against dermatophytes. Ex vivo tests on pig skin showed a higher accumulation of ECN on the stratum corneum for textile formulation as compared to the Pevaryl® iv formulation. The thermo-sensitivity of the formulation permits a selective release in contact with the skin, while ensuring good storage at room temperature.

Grâce à de récentes percées scientifiques, certains médiateurs clés dans divers états pathologiques ont été identifiés et de nouveaux composés thérapeutiques ont été développés pour les inhiber. Bien que très efficaces, ces composés possèdent souvent des propriétés physico-chimiques incompatibles avec celles du corps humain et deviennent, donc, difficiles à formuler. Au cours des dernières décennies, les systèmes de vectorisation de médicaments ont été étudiés comme une solution potentielle promettant une augmentation de la concentration du médicament au site d'action tout en atténuant les problèmes de stabilité et de solubilité. Plus particulièrement, les polymères ont démontré un succès en tant que matière première dans la conception de ces formulations. Cependant, un obstacle majeur à leur développement clinique est le faible niveau d’encapsulation du principe actif. Afin de remédier à cette limitation, les travaux présentés dans cette thèse se sont concentrés sur l'utilisation de copolymères blocs en forme d'étoile et à base d'acide cholique pour faciliter l'encapsulation. Divers principes actifs aux propriétés physico-chimiques variables ont été encapsulés dans nos systèmes polymères, témoignant ainsi de leur grande efficacité et ceci à travers une large gamme de médicaments. Dans un premier temps, les propriétés physico-chimiques de notre système ont été étudiées. Les copolymères bloc sont composés d'un noyau d'acide cholique (CA) sur lequel le poly (allyl glycidyl éther) (PAGE) et le poly (éthylène glycol) (PEG) sont polymérisées séquentiellement pour donner lieu au CA-(PAGE-b-PEG)4 amphiphiles à quatre branches. De plus, le bloc PAGE a été fonctionnalisé pour porter des groupements amines primaires. Les effets de la longueur du bloc PEG et des groupements amines sur le comportement thermosensible des polymères dans l'eau ont été examinés. Cette thermosensibilité a aussi été étudiée en présence de diverses concentrations de sels. Il a été découvert que l'augmentation de la longueur du PEG augmente la température du point de trouble. De même, la fonctionnalisation des blocs PAGE pour porter des groupements amines a augmenté le point de trouble en l'absence de sel, mais a significativement diminué en présence de sel. Cette observation a été attribuée au « salting-out » des polymères. Dans un second temps, employée comme un médicament hydrophobe modèle, la doxorubicine (Dox) a été encapsulée à l’aide de nos copolymères blocs CA-(PAGE-b-PEG)4. Dans ce cas, les interactions polymère-médicament régissant l’encapsulation de la Dox ont été étudiées. Plus précisément, les interactions hydrophobes et électrostatiques ont été comparées pour leur influence sur la charge de médicament à l'intérieur des copolymères blocs. Une charge élevée de Dox a été obtenue à l’aide des interactions électrostatiques par rapport aux interactions hydrophobes avec ou sans la présence d'acide oléique comme co-tensioactif. De plus, les interactions électrostatiques conféraient au système de relargage une réactivité au pH permettant ainsi un relargage de la Dox en présence d’un pH acide. Les copolymères blocs ont présenté une bonne biocompatibilité lors d’essai in vitro. Les nouveaux copolymères blocs en étoile et à base d'acide cholique ont montré un grand potentiel en tant que vecteurs de relargage de médicaments pour l’encapsulation de la Dox. Pour démontrer l’étendue de l’application de notre système, des petits acides ribonucléiques interférant (pARNi) ont été encapsulés à l’aide des copolymères blocs CA-(PAGE-b-PEG)4 où le PAGE a été fonctionnalisé pour porter des groupements amines. Les pARNi sont des composés thérapeutiques hydrophiles chargés négativement et nécessitant une méthodologie d’encapsulation différente de celle utilisée pour la Dox. Les groupements allyles du bloc PAGE ont été fonctionnalisés pour porter des amines primaires ou tertiaires. Également, l'acide folique a été greffé sur l'extrémité de la chaîne PEG pour augmenter l'absorption cellulaire. Les (CA-PAGE-b-PEG)4 fonctionnalisés avec des amines primaires ou tertiaires ont présenté une forte complexation des pARNi. Des agrégats micellaires uniformes ont ainsi été obtenus. De plus, des lipides ont été ajoutés comme co-tensioactifs pour aider à stabiliser les nanoparticules dans les milieux de culture cellulaire. Ces systèmes micellaires mixtes avaient une charge élevée de pARNi et une absorption cellulaire améliorée avec une augmentation concomitante de la transfection des pARNi dans des cellules modèles de HeLa et HeLa-GFP, respectivement. Les résultats présentés dans cette thèse témoignent du grand potentiel de l'utilisation de copolymères blocs en forme d'étoile et à base d'acide cholique dans la conception de systèmes de vectorisation de médicaments. Ces résultats offrent des conclusions pertinentes sur les différents paramètres clés contrôlant l’efficacité des systèmes de vectorisation des médicaments à base de polymères pouvant être traduits dans d'autres systèmes. Les stratégies développées ici aideront grandement au développement des systèmes de vectorisation de médicaments et accéléreront potentiellement leur évolution vers la clinique. / Recent scientific breakthroughs have fostered the identification of key mediators of various diseased states while permitting the development of novel therapeutic compounds to address them. Although very potent, these compounds often possess physico-chemical properties that are incompatible with those of the human body and are becoming increasingly difficult to formulate. In the recent decades, drug delivery systems have been studied as a potential solution in the formulation of these therapeutic compounds promising improved accumulation at the site of action while mitigating issues of stability and solubility. Most notably, polymers have shown tremendous success as starting material in the design of these drug formulations. However, one major hurdle curtailing their clinical translatability is their low drug loading levels. In an effort to address this limitation, the work presented in this thesis focused on the use of cholic acid-based star-shaped block copolymers for the encapsulation of active pharmaceutical ingredients with varying physico-chemical properties thereby demonstrating their successful application to a broad range of compounds. First, the physico-chemical properties of our proposed system were studied. The block copolymers are composed of a cholic acid (CA) core onto which poly(allyl glycidyl ether) (PAGE) and poly(ethylene glycol) (PEG) are polymerized sequentially to afford an amphiphilic CA-(PAGE-b-PEG)4 with four branches. The PAGE block was further functionalized to bear pendant amine groups. The effects of PEG length and of the amine groups on the thermoresponsive behavior of the polymers in water at various salt concentrations were examined. It was discovered that increasing the length of PEG increases the cloud point temperature. Similarly, functionalizing the PAGE blocks to bear pendant amine groups increased the cloud point in the absence of salt, but significantly decreased the cloud point in the presence of salt. This observation was attributed to the salting-out of the polymers. Acting as a model hydrophobic drug, doxorubicin (Dox) was first encapsulated using our proposed CA-(PAGE-b-PEG)4 block copolymers. In this case, the polymer-drug interactions driving the loading of Dox was studied. Specifically, hydrophobic and electrostatic interactions were compared for their influence on the drug loading inside the block copolymers. A high loading of Dox was achieved vis electrostatic interactions compared to hydrophobic interactions with or without the presence of oleic acid as a cosurfactant. Also, the electrostatic interactions conferred a pH responsiveness to the system where the Dox remained encapsulated at physiological pH but was released in acidic pH. The block copolymers displayed good biocompatibility in vitro. The new functionalized star block copolymers based on cholic acid showed great potential as drug delivery carriers for the loading of Dox. To demonstrate the widespread application of our proposed system, small interfering RNA (siRNA) was loading using the CA-(PAGE-b-PEG)4 block copolymers where PAGE was functionalized with amine. siRNA is a hydrophilic, negatively charged therapeutic compound necessitating a different loading methodology than that used for Dox. The allyl groups of PAGE were functionalized to bear primary or tertiary amines and folic acid was grafted onto the PEG chain end to increase cell uptake. (CA-PAGE-b-PEG)4 functionalized with either primary or tertiary amines show high siRNA complexation. Uniform micellar aggregates were obtained. Lipids were added as co-surfactants to help stabilize the nanoparticles in the cell culture media. The mixed micelles had high siRNA loading and improved cell uptake with a concomitant increase in siRNA transfection in HeLa and HeLa-GFP model cells, respectively. The results presented in this thesis, demonstrate the feasibility of using cholic acid-based star-shaped block copolymers in the design of drug delivery systems and offers insights into key parameters controlling their efficacy which can be translated to other polymer-based systems. The strategies developed herein will greatly aid in the development of drug delivery systems and potentially accelerate their progress into the clinic.