Un polymère à empreintes moléculaires (MIP) est un récepteur synthétique supramoléculaire, un matériau possédant des cavités pouvant reconnaître spécifiquement une molécule cible. Il est synthétisé en mettant en contact la molécule cible, avec un mélange de monomères fonctionnels et réticulants qui permettent d'obtenir un réseau polymérique tridimensionnel rigide. L'élimination de la molécule empreinte laissera des sites vides complémentaires de cette dernière. Ces cavités sont maintenant capables de la recapturer spécifiquement. Ces polymères sont utilisés dans les domaines tels que l’extraction en phase solide, la chromatographie d’affinité, la catalyse enzymatique, les biocapteurs et la vectorisation des médicaments. Bien que le concept des MIPs a pour origine les travaux réalisés sur des matériaux sol-gel imprimés dans les années 1930, ces derniers sont restés dans l’ombre jusqu’à l'introduction de polymères organiques imprimés plus versatiles. Par rapport aux MIPs organiques, les MIPs sol-gel présentent quelques avantages comme une plus grande stabilité thermique, une meilleure compatibilité avec l'eau et une plus grande porosité. Dans cette thèse, nous avons développé des MIPs organiques et des MIPs sol-gel pour leur application en cosmétologie et pour la vectorisation de médicaments. Dans la première partie, nous présentons des MIPs pouvant adsorber d’une façon spécifique l’acide oléique (OA), un biomarqueur de l’état pelliculaire sur le cuir chevelu. Pour la préparation des MIPs organiques, nous avons employé plusieurs monomères basiques dont l’acryloylaminobenzamidine (AB), que nous avons tout spécialement synthétisé. Tous les MIPs pouvaient lier l’OA mais beaucoup d’interaction non-spécifique était observé. D’autre part, les MIPs sol-gel présentaient une bonne reconnaissance spécifique et une capacité élevée pour OA; par exemple, un MIP de composition OA:APTES:TEOS = 1:1.6:1.7 pouvait adsorber 625 μmol.g-1 de OA dans le sébum artificiel. Des tests pour capturer l’OA sur le stratum corneum et la peau reconstruite (Episkin) ont également été effectués. La pénétration de l’OA sur les deux types de peau était plus faible en présence de MIP que de NIP. Les MIPs comme matériaux désodorisants font l’objet de la deuxième partie de cette thèse. Des MIPs pouvant adsorber les précurseurs de molécules malodorantes comme les conjugués glutamine des acides (E)-3-méthyl-2-hexénoïque (3M2H) et 3-hydroxy-3-méthyl-hexanoïque (3H3MH) ont été préparés. Le N-hexanoyl glutamine et le N-hexanoyl glutamate ont été utilisés comme template. Nous observons que le MIP synthétisé avec AB comme monomère fonctionnel possède la plus grande capacité d'adsorption pour le N-hexanoyl glutamine, ainsi que pour les précurseurs glutamines des molécules malodorantes. Des résultats préliminaires et très prometteurs ont également été obtenus dans la sueur. La dernière partie de cette thèse concerne des MIPs pour la vectorisation de médicaments. L'acide salicylique (SA) est un médicament efficace utilisé dans le traitement de l’acné. Des MIPs organiques et sol-gel contre SA ont été synthétisés. Les MIPs sol-gel ont une plus grande capacité d’adsorption, 180 μmol.g-1, que les MIPs organiques et ils lient le SA sept fois plus que le NIP. Les tests de relargage du SA ont été effectués dans plusieurs milieux, avec la plus grande efficacité dans l’eau pure. En conclusion, les applications de MIPs en cosmétologie et en vectorisation de médicaments ont étés étudiés. Nos résultats montrent que les MIPs sol-gel sont les plus appropriés pour ce type de travail. / Molecularly imprinted polymers (MIPs) are tailor-made synthetic receptors possessing specific cavities for a given target molecule. They are produced by introducing, into the polymer precursors, guest molecules that act as templates at the molecular level. Interacting and cross-linking monomers are then copolymerized to form a cast-like shell. After removal of the template, cavities complementary to the template in size, shape and position of functional groups are revealed in the polymer, which can now specifically bind the template. Thanks to these specific molecular recognition properties, MIPs have found applications in areas like bio sensors, solid phase extraction, affinity chromatography, catalysis, and drug delivery. Although the MIP concept originated from imprinted silica in the 1930s, imprinted sol-gel materials received little attention afterwards due to the introduction of the more versatile organic polymers as imprinting matrix. However, compared to organic polymers, sol-gels possess higher thermal stability, better water compatibility and larger inner surface area. There have been many applications to biomolecules in aqueous conditions with sol-gel imprinting materials. In this thesis, we have developed organic and silica sol-gel MIPs for applications in cosmetics and drug delivery. MIPs able to adsorb the dandruff-inducing molecule oleic acid (OA) were produced via both the organic and inorganic routes. In the organic MIPs synthesis, different positively charged monomers were used, one of which, acryloyl aminobenzamidine, was specifically synthesized. Although some binding of oleic acid was obtained, specificity and capacity of these polymers were not satisfying. Sol-gel MIPs, on the other hand, exhibited good specific recognition and high binding capacity for OA. A MIP of the composition OA:APTES:TEOS= 1:1.6:1.7 yielded a capacity of 625 μmol.g-1 in artificial sebum. Furthermore, tests were carried out to capture OA on stratum corneum and reconstructed skin (Episkin). Less penetration of OA was observed in the presence of a MIP than with a non-imprinted control polymer. Deodorant materials are another topic of this thesis. MIPs that are able to adsorb certain precursors of odorant molecules, the glutamine conjugates of (E)-3-methyl-2-hexenoic acid (3M2H) and 3-hydroxy-3-methyl-hexanoic acid (3H3MH) were prepared. N-hexanoyl glutamine and N-hexanoyl glutamate were used as templates. After optimization of the MIP composition, we found that MIPs synthesized with acryloyl aminobenzamidine as functional monomer had the highest adsorption capacity for N-hexanoyl glutamine, and also recognised the glutamine targets of 3M2H and 3H3MH. Some preliminary promising binding results were obtained in artificial sweat. The third part of this work concerns a drug delivery MIP. Salicylic acid (SA) is a drug used to treat acne. SA-imprinted polymers were prepared via both organic imprinting and the sol-gel process.Compared to organic MIPs, sol-gel MIPs have a higher capacity, 180 μmol.g-1, and 7 times higher binding than to a non-imprinted control polymer was observed. Release tests were carried out in different aqueous media, the most efficient drug release was observed in pure water. In conclusion, applications of molecularly imprinted polymers for cosmetics and drug delivery have been investigated. Our results demonstrate the great potential of in particular sol-gel MIPs for these purposes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2013COMP2083 |
| Date | 11 June 2013 |
| Creators | Li, Bin |
| Contributors | Compiègne, Haupt, Karsten, Tse Sum Bui, Bernadette |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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