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Theses Year : 2019

Cellular vectorization and mitochondrial addressing of photosensitizers by nanoparticles formed from hardwood xylan : new hemicellulose enhancement pathway for PDT application

Vectorisation cellulaire et adressage mitochondrial de photosensibilisateurs par des nanoparticules formées de xylane de bois de feuillus : nouvelle voie de valorisation d'hémicellulose pour une application en PDT

Soukaina Bouramtane
  • Function : Author

Abstract

The most used photosensitizers in photodynamic therapy (PDT) are porphyrins and their derivatives. However, these compounds often suffer from low solubility in physiological media and a lack of selectivity towards cancer cells which limits their clinical uses. One of the most promising strategies to overcome these problems is the use of nanoparticles as a vector of photosensitizers (PS). In this context, we have developed xylan-based nanoparticles for targeted delivery of porphyrins. Two types of nanoparticles have been studied: core-shell hybrid nanoparticles, and organic nanoparticles. In a first study, xylan-porphyrins were used to coat silica nanoparticles (SNPs). Indeed, the presence of glucuronic acid groups on xylan allows the formation of ionic bonds on the surface of the SNPs made cationic by ammonium salts. The biological evaluation of these nano-objects has shown that the combination of porphyrins with nanoparticles increases their photodynamic activity. In addition, mitochondrial targeting with triphenylphosphonium (TPP) increases significantly therapeutic efficacy of this PS. In a second approach, we have demonstrated that xylans-porphyrins can form nanoparticles fully organic by self-assembly in. Different nanoobjects with variable degree of substitution in porphyrins have been obtained and characterized. In parallel, 100% natural nanoparticles from chestnut xylan and natural chlorine, pheophorbide a were obtained and characterized. The biological evaluation of these nanoparticles is in progress and preliminary results are very encouraging
Les photosensibilisateurs les plus utilisés dans la Photothérapie dynamique (PDT) sont des porphyrines et leurs dérivés. Cependant, ces composés souffrent souvent d'une faible solubilité dans les milieux physiologiques et d'un manque de sélectivité envers les cellules cancéreuses, ce qui limite leurs utilisations cliniques. L’utilisation des nanoparticules comme vecteurs de photosensibilisateurs (PS) constitue une des stratégies les plus prometteuses pour surmonter ces problèmes. Dans ce contexte, nous avons développé des nanoparticules à base de xylane pour une délivrance ciblée de porphyrines. Deux types de nanoparticules ont été étudiées : des nanoparticules hybrides, noyau-coquille, et des nanoparticules organiques. Dans une première étude, les xylanesporphyrines ont été utilisés pour enrober des nanoparticules de silice (SNPs). En effet, la présence de groupes acides glucuroniques sur le xylane permet la formation de liaisons ioniques à la surface des SNPs rendues cationiques par des sels d’ammonium. L’évaluation biologique de ces nanoobjets a montré que l’association des porphyrines avec les nanoparticules augmente leur efficacité thérapeutique. De plus, l’adressage mitochondrial de ces photosensibilisateurs avec le cation triphénylphosphonium améliore encore de plus l’efficacité thérapeutique. Dans une deuxième approche, nous avons montré que les xylanes-porphyrines pouvaient conduire, par un autoassemblage, à des nanoparticules 100% organiques. Différents nano-objets à degré de substitution variable en porphyrine ont été obtenus et caractérisés. En parallèle, des nanoparticules 100% naturelles formées de xylane extrait de bois de châtaignier, et d’une chlorine naturelle, le phéophorbide a ont été obtenus et caractérisées. L’évaluation biologique de ces nanoparticules est en cours de réalisation et les premiers résultats sont très encourageants.
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Soukaina Bouramtane. Vectorisation cellulaire et adressage mitochondrial de photosensibilisateurs par des nanoparticules formées de xylane de bois de feuillus : nouvelle voie de valorisation d'hémicellulose pour une application en PDT. Chimie organique. Université de Limoges, 2019. Français. ⟨NNT : 2019LIMO0094⟩. ⟨tel-02468447⟩
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