Hyaluronic acid (HA) based adaptative stimuli-responsive hydrogels (temperature and light)
Hydrogels adaptatifs stimuli-sensibles (temperature et lumière) à base d'acide hyaluronique (HA)
Résumé
Hydrogels are soft materials made of a cross-linked hydrophilic polymer able to swell and to absorb a large amount of water. They are particularly applied in the biomedical field, which requires the use of biocompatible materials. Hyaluronic acid (HA), a glycosaminoglycan from the extracellular matrix, is a promising choice because of its biocompatibility and its numerous functional groups, which allow its cross-linking in order to obtain a hydrogel. This manuscript will therefore deal with its functionalization with stimuli-responsive moieties to achieve physical hydrogels by modifying its physico-chemical environment. Firstly, thermo-responsive hydrogels will be obtained by grafting polymers displaying a LCST onto hyaluronic acid. It will be realised first with a commercial polyetheramine, Jeffamine® M2005, which resulted in derivatives able to undergo a transition towards a hydrogel by raising the temperature, as evidenced by rheological measurements. However, the transitions were taking place above 37 °C. Therefore, the grafting of a Poly(2-isopropyl-2-oxazoline)-co-Poly(2-n-butyl-2-oxazoline) synthesized in the lab was attempted through a one-pot reaction scheme. The tuning of the monomeric composition of the graft allowed a much better control of the hydrogel’s thermo-responsiveness, with transitions below 37 °C becoming achievable. Finally, a photo-responsive azobenzene moiety was also grafted on hyaluronic acid. Azobenzenes are able to shift from trans to cis conformation through exposure to UV-visible light of specific wavelengths. Their selective inclusion within α-cyclodextrin (α-CD), only possible with the trans conformation, will be evaluated as well as the possibility to design photo-responsive hydrogels by mixing HA-azobenzene with HA functionalized with α-CD.
Les hydrogels sont des matériaux mous constitués d’un réseau de polymères hydrophiles réticulés capables d’absorber et de retenir un volume important d’eau. Ils trouvent de nombreuses applications dans le domaine biomédical, ce qui nécessite l’emploi de matériaux biocompatibles. Dans cette optique, l’acide hyaluronique (HA), un glycosaminoglycane de la matrice extracellulaire, est un candidat prometteur du fait de sa biocompatibilité et de la présence de nombreux groupes fonctionnels sur son unité disaccharide permettant de le réticuler pour obtenir des hydrogels. Ce manuscrit porte donc sur sa fonctionnalisation par des groupements stimuli-sensibles afin de lui permettre de former des hydrogels physiques en modifiant son environnement physico-chimique. Dans un premier temps, des hydrogels thermosensibles seront obtenus par le greffage de polymère à LCST. La fonctionnalisation sera réalisée dans un premier temps avec un polyétheramine commercial, la Jeffamine® M2005, qui a permis l’obtention de dérivés capables de former des hydrogels par élévation de la température, comme l’ont montré des mesures rhéologiques. Cependant, les transitions obtenues ont été observées à des températures plus élevées que 37 °C. Par la suite, un copolymère de Poly(2-isopropyl-2-oxazoline)-co-Poly(2-n-butyl-2-oxazoline), synthétisé au laboratoire a été greffé sur l’acide hyaluronique selon une stratégie « one-pot ». L’ajustement possible de la composition du greffon a permis d’obtenir un meilleur contrôle des propriétés thermosensibles des hydrogels, avec une transition pouvant être inférieure à 37 °C. Finalement, une fonctionnalité azobenzène photosensible sera greffée sur l’acide hyaluronique. Elle peut passer d’une conformation trans apolaire à une conformation cis légèrement polaire et inversement par irradiation UV-visible à des longueurs d’ondes spécifiques. Leur inclusion sélective au sein des cavités d’α-cyclodextrine (α-CD), uniquement possible en conformation trans sera étudiée, ainsi que la possibilité de former des hydrogels en mélangeant les HA-azobenzene avec du HA fonctionnalisé avec de l’α-CD.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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