Diapositives présentées

Assemblages
supramoléculaires hybrides :
une galénique « verte » au
service de l’encapsulation
Ruxandra GREF
Directeur de recherche CNRS
Université Paris Sud
Institut Galien
Nanoparticules poreuses hybrides (MOF):
nouveaux candidats pour l’encapsulation
Super-tétraèdre
acide trimésique
MIL-100
NanoMOFs
trimères
de Fe3+
Cages
poreuses
optimisation
de la synthèse
Collaboration
Institut Lavoisier
Horcajada P. et al. Nature Materials, 9, 172-178, 2010
Synthèse « verte » des nanoMOFs
Exemple du trimésate de fer
Acide
FeCl3 +
+ H2O
trimésique
Irradiation
micro-onde
cristallisation
des nanoparticules
Trimésate de fer
(MIL-100)
Centrifugation
Purification
(éthanol)
Caractérisation:
morphologie, distribution de taille (100~200 nm)
structure cristalline (diffraction des RX)
composition (ATG, IR, analyse élémentaire, etc)
surface spécifique (BET) ~2000 m2/g
Chalati et al., J Mater Chem 21, 2220-7, 2011
Agostoni et al., Green Materials, 2013
Propriétés intrinsèques en tant qu’agents de contraste
Collaboration: B. Gillet,C Sebrie (ICSN)
Imagérie par résonance magnétique (rats, 30 min, i.v., 22mg/kg)
CONTROLE
TRAITE
H2O libre
estomac
foie
H2O libre
rate
relaxivitiés élevées:
reins
H2O libre
atomes de fer paramagnetique
nombreuses molécules d’eau (libre ou coordonnée)
Horcajada P., Chalati T., ………. Férey G., Couvreur P., Gref R., Nat Materials, 2010
Encapsulation de molécules actives dans les nanoMOFs
en carboxylate de fer
Capacité importante d’adsorption de molécules variées:
Charges: 20 à 70 % pds
HYDROPHOBES  docetaxel, doxorubicine, ibuprofène, benzophénone
HYDROPHILES  AZT-TP, Gem-MP, cidofovir, amoxicilline, acide clavulanique
AMPHIPHILES  busulfan, caféine
Incubation
dans l’eau
« nano-éponges »
adsorption immédiate (< 15 min) rendements > 98%
même pour des solutions dilulées de molécule active
Horcajada et al. Nature Materials, 2010; Agostoni, Adv Healthcare Mater 2013
Intéraction nanoMOF – molécule antivirale AZT-TP
 AZT-TP s’adsorbe dans les pores
 structure cristalline préservée
nanoMOF
Super-tétraèdre
nanoMOF + AZT-TP
25 % pds
nanoMOF
nanoMOF + AZT-TP
5
isothermes d’adsorption d’azote
10
15
2-Theta - Scale
diminution du volume poreux
et de la surface spécifique
Agostoni et al., Adv Healthcare Materials, DOI: 10.1002/adhm.201200454
Intéraction nanoMOF – molécule antivirale AZT-TP
~ 9 Å
2 AZT-TP
2 H2O
AZT-TP
(~ 12 x 9 x 4 Å)
I. Adsorption dans les pores
II. Coordination P-O-Fe
Monte Carlo simulations :
• AZT-TP se localise préferentiellement dans
les régions inorganiques
• intéractions phosphate – fer
Agostoni et al, Adv. Heathcare Mater. 2013
DOI: 10.1002/adhm.201200454
Activité pharmacologique in vitro
Cellules humaines mononucléaires (donneurs)
3H
AZT-TP
30
AZT-TP
NP trimésate de fer +AZT-TP
25
% AZT-TP
dans les cellules
Cellules infectées
avec la souche HIV-1-LAI
ED50
20
(nM)
15
NP
>1000
NP AZT-TP
54  34
AZT-TP
599  401
10
5
0
0
0,5
2
4
6
24
temps (heures)
* l’AZT-TP ne franchit pas la membrane cellulaire
* grâce aux NP : ~ 25 % de AZT-TP dans les cellules
* NP AZT-TP : ~ 10 fois plus efficaces que l’AZT-TP libre
Collaboration avec P.CLAYETTE,C KREUZ, Bertin Pharma
NanoMOFs : nouveaux candidats pour des
applications biomédicales
(Bio)dégradables
Non toxiques
in vitro & in vivo
T. Baati et al.
Chemical Science, 2013,
4, 1597-1607.
Encapsulation &
libération
contrôlée
Agents de
contraste
théranostique
Chalati et al. Nanomedicine
2011, 6, 1683–1695
McKinlay et al.,
Angewandte Chemie,
2010, 49, 6260-6266
Horcajada et al.
Nature Materials,
9, 172-178, 2010
Modification
de la surface
Agostoni et al.
J Materials Chemistry 2013
1, 4231-42.
Agostoni et al.
Green Chemistry 2013
Nanoparticules cœur (MOF) – couronne (CD)
(Bio)dégradables
Non toxiques
Agents de
contraste
théranostique
Encapsulation &
libération
contrôlée
in vitro & in vivo
b-cyclodextrine
>
Fenêtres du nanoMOF
~ 5 Å
~ 9 Å
Une approche non-covalente de modification
de surface avec des CDs
Incubation
dans l’eau
β-CDP
Temps (h)
0.25
1
24h
CD associée (% pds)
13.1
14.1
17.3
24 h + 3 lavages
17.3
• Rapidité : ~ 75% de recouvrement en < 15 minutes
• Morphologie, structures cristalline et poreuse préservées
• Stabilité dans de milieux biologiques
Localisation du recouvrement de CD
spectroscopie de photoélectrons X
(XPS)
CD-P
Microscopie confocale
nanoMOF
CD-P
nanoMOF
MIL-100(Fe) : 284.8 eV (C-C)
et 289 eV (C-OOH)
CD-P : 286.3 eV
presence de CD-P dans les couches
superficielles (5-10 nm)
optical sections :
CD-P-Rhodamine en surface
Interaction cellulaire in vitro
* Les macrophages J774 internalisent rapidement les
nanoMOFs recouvertes de CD-P-Rh
* Les nanoMOFs ne perdent pas leur recouvrement
CD-P-mannose
nanoMOF
nanoMOF
* Y79 (human retinoblastoma)
Conclusion et perspectives
Une technologie « verte »
Une plateforme
1. Synthèse
PEG
CD
2.
Encapsulation
3.
Recouvrement
(adsorption)
Furtivité
Reconnaissance spécifique
Bioadhésion…