Visual maps in the adult primate cerebral cortex: some implications for brain development and evolution

In this paper, the topology of cortical visuotopic maps in adult primates is reviewed, with emphasis on recent studies. The observed visuotopic organisation can be summarised with reference to two basic rules. First, adjacent radial columns in the cortex represent partially overlapping regions of the visual field, irrespective of whether these columns are part of the same or different cortical areas. This primary rule is seldom, if ever, violated. Second, adjacent regions of the visual field tend to be represented in adjacent radial columns of a same area. This rule is not as rigid as the first, as many cortical areas form discontinuous, second-order representations of the visual field. A developmental model based on these physiological observations, and on comparative studies of cortical organisation, is then proposed, in order to explain how a combination of molecular specification steps and activity-driven processes can generate the variety of visuotopic organisations observed in adult cortex.

Apoptotic mimicry: an altruistic behavior in host/Leishmania interplay

Apoptosis is the most common phenotype observed when cells die through programmed cell death. The morphologic and biochemical changes that characterize apoptotic cells depend on the activation of a diverse set of genes. Apoptosis is essential for multicellular organisms since their development and homeostasis are dependent on extensive cell renewal. In fact, there is strong evidence for the correlation between the emergence of multicellular organisms and apoptosis during evolution. On the other hand, no obvious advantages can be envisaged for unicellular organisms to carry the complex machinery required for programmed cell death. However, accumulating evidence shows that free-living and parasitic protozoa as well as yeasts display apoptotic markers. This phenomenon has been related to altruistic behavior, when a subpopulation of protozoa or yeasts dies by apoptosis, with clear benefits for the entire population. Recently, phosphatidylserine (PS) exposure and its recognition by a specific receptor (PSR) were implicated in the infectivity of amastigote forms of Leishmania, an obligatory vertebrate intramacrophagic parasite, showing for the first time that unicellular organisms use apoptotic features for the establishment and/or maintenance of infection. Here we focus on PS exposure in the outer leaflet of the plasma membrane - an early hallmark of apoptosis - and how it modulates the inflammatory activity of phagocytic cells. We also discuss the possible mechanisms by which PS exposure can define Leishmania survival inside host cells and the evolutionary implications of apoptosis at the unicellular level.

Gender-related pathways for behavior problems in the offspring of alcoholic fathers

The objective of the present study was to examine gender differences in the influence of paternal alcoholism on children's social-emotional development and to determine whether paternal alcoholism is associated with a greater number of externalizing symptoms in the male offspring. From the Mannheim Study of Risk Children, an ongoing longitudinal study of a high-risk population, the developmental data of 219 children [193 (95 boys and 98 girls) of non-alcoholic fathers, non-COAs, and 26 (14 boys, 12 girls) of alcoholic fathers, COAs] were analyzed from birth to the age of 11 years. Paternal alcoholism was defined according to the ICD-10 categories of alcohol dependence and harmful use. Socio-demographic data, cognitive development, number and severity of behavior problems, and gender-related differences in the rates of externalizing and internalizing symptoms were assessed using standardized instruments (IQ tests, Child Behavior Checklist questionnaire and diagnostic interviews). The general linear model analysis revealed a significant overall effect of paternal alcoholism on the number of child psychiatric problems (F = 21.872, d.f. = 1.217, P < 0.001). Beginning at age 2, significantly higher numbers of externalizing symptoms were observed among COAs. In female COAs, a pattern similar to that of the male COAs emerged, with the predominance of delinquent and aggressive behavior. Unlike male COAs, females showed an increase of internalizing symptoms up to age 11 years. Of these, somatic complaints revealed the strongest discriminating effect in 11-year-old females. Children of alcoholic fathers are at high risk for psychopathology. Gender-related differences seem to exist and may contribute to different phenotypes during development from early childhood to adolescence.

Effect of conditioned medium of mesenchymal stem cells on the in vitro maturation and subsequent development of mouse oocyte

Mesenchymal stem cells (MSCs) secrete a variety of cytokines and growth factors in addition to self-renewal and multiple forms of differentiation. Some of these secreted bioactive factors could improve meiotic maturation in vitro and subsequent embryo developmental potential. The aim of the present study was to determine whether in vitro maturation (IVM) of mouse oocyte with or without cumulus cells could be improved by contact with conditioned medium (CM) of MSCs as well as the efficiency of CM to support follicular growth and oocyte maturation in the ovarian organ of mice cultured on soft agar. The developmental potential of matured oocyte was assessed by blastocyst formation after in vitro fertilization (IVF). Germinal vesicle stage oocytes with or without cumulus cells were subjected to IVM in either CM, Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM), α-minimum essential medium (α-MEM) or human tubal fluid (HTF). Approximately 120 oocytes were studied for each medium. CM produced a higher maturation rate (91.2%) than DMEM (54.7%), α-MEM (63.5%) and HTF (27.1%). Moreover, CM improved embryo development to blastocyst stage significantly more than DMEM and HTF (85 vs 7% and 41.7%, respectively) but there was no significant difference compared with α-MEM (85 vs 80.3%). The behavior of cortical granules of IVM oocytes cultured in CM revealed cytoplasmic maturation. Moreover, CM also supported preantral follicles growth well in organotypic culture on soft agar resulting in the maturation of 60% of them to developmentally competent oocytes. The production of estrogen progressively increased approximately 1-fold every other day during organ culture, while a dramatic 10-fold increase in progesterone was observed 17 h after human chorionic gonadotropin stimulus at the end of culture. Thus, CM is an effective medium for preantral follicle growth, oocyte maturation, and sequential embryo development.

Behavior of the P1.HTR mastocytoma cell line implanted in the chorioallantoic membrane of chick embryos

The P1.HTR cell line includes highly transfectable cells derived from P815 mastocytoma cells originating from mouse breast tissue. Despite its widespread use in immunogenic studies, no data are available about the behavior of P1.HTR cells in the chick embryo chorioallantoic membrane model. The objective of the present investigation was to study the effects of P1.HTR cells implanted on the chorioallantoic membrane of chick embryos. We inoculated P1.HTR cells into the previously prepared chick embryo chorioallantoic membrane and observed the early and late effects of these cells by stereomicroscopy, histochemistry and immunohistochemistry. A highly angiotropic and angiogenic effect occurred early after inoculation and a tumorigenic potential with the development of mastocytoma keeping well mast cells immunophenotype was detected later during the development. The P1.HTR mastocytoma cell line is a good tool for the development of the chick embryo chorioallantoic membrane mastocytoma model and also for other studies concerning the involvement of blood vessels. The chick embryo chorioallantoic membrane model of mastocytoma retains the mast cell immunophenotype under experimental conditions and could be used as an experimental tool for in vivo preliminary testing of antitumor and antivascular drugs.

Permanent magnet synchronous generator design solution for large directdrive wind turbines: Thermal behavior of the LC DD-PMSG

Wind is one of the most compelling forms of indirect solar energy. Available now, the conversion of wind power into electricity is and will continue to be an important element of energy self-sufficiency planning. This paper is one in a series intended to report on the development of a new type of generator for wind energy; a compact, high-power, direct-drive permanent magnet synchronous generator (DD-PMSG) that uses direct liquid cooling (LC) of the stator windings to manage Joule heating losses. The main param-eters of the subject LC DD-PMSG are 8 MW, 3.3 kV, and 11 Hz. The stator winding is cooled directly by deionized water, which flows through the continuous hollow conductor of each stator tooth-coil winding. The design of the machine is to a large degree subordinate to the use of these solid-copper tooth-coils. Both steady-state and timedependent temperature distributions for LC DD-PMSG were examined with calculations based on a lumpedparameter thermal model, which makes it possible to account for uneven heat loss distribution in the stator conductors and the conductor cooling system. Transient calculations reveal the copper winding temperature distribution for an example duty cycle during variable-speed wind turbine operation. The cooling performance of the liquid cooled tooth-coil design was predicted via finite element analysis. An instrumented cooling loop featuring a pair of LC tooth-coils embedded in a lamination stack was built and laboratory tested to verify the analytical model. Predicted and measured results were in agreement, confirming the predicted satisfactory operation of the LC DD-PMSG cooling technology approach as a whole.

Development and characterization of orally-disintegrating films for propolis delivery

This study aimed at evaluating the effect of different concentrations of hydrolyzed collagen (HC) on the properties of an orally disintegrating film containing propolis ethanol extract (PEE) as an active component. The films were evaluated in terms of total phenols, mechanical properties, solubility, contact angle, disintegration time, and microstructure. The films were prepared by casting with 2 g of protein mass (gelatin and HC), 30 g of sorbitol/100 g of protein mass, and 100 g of PEE/100 g of protein mass. HC was incorporated at concentrations of 0, 10, 20, and 30 g/100 g of protein mass. It was found that increased concentrations of HC reduced tensile strength and increased elongation; however, all films showed plastic behavior. An increase in solubility at 25 ºC, a reduction in the contact angle, and disintegration time were also observed. Thus, higher concentrations of collagen led to more hydrophilic and more soluble polymeric matrices that showed shorter dissolution time, favoring the use of these materials as carriers for active compounds to be delivered in the oral cavity.

Consumer-led new product development. Case: Dairy Industry

This thesis focuses on consolidation the recommendations on the integration of consumer in new product development (NPD) given in the academic literature, and on the example of the three NPD projects in the case company. The empirical findings advocate that the case company fulfills the principles of consumer-led NPD, and it is only one-step away of the full consumer empowerment strategy. Therefore, its NPD can be seen as an example of consumer-led NPD implementation. The findings also suggest that the product can be developed in consumer-led way regardless of the source of an idea (product- or need-driven), the target audience and resources assigned, in case when consumer mindset is integrated on all levels of organisation: strategic, cultural, operational and process. It is possible with top-management commitment, internal consumer research group, and the sophisticated consumer research methods. The specific managerial recommendations are given on developing consumer-led culture, strategy, NPD process and the appropriate consumer research methods and techniques.

Adherence to Treatment in Psychotic Disorders - Development of user-centered mobile health intervention

The aim of this study was to explore adherence to treatment among people with psychotic disorders through the development of user-centered mobile technology (mHealth) intervention. More specifically, this study investigates treatment adherence as well as mHealth intervention and the factors related to its possible usability. The data were collected from 2010 to 2013. First, patients’ and professionals’ perceptions of adherence management and restrictive factors of adherence were described (n = 61). Second, objectives and methods of the intervention were defined based on focus group interviews and previously used methods. Third, views of patients and professionals about barriers and requirements of the intervention were described (n = 61). Fourth, mHealth intervention was evaluated based on a literature review (n = 2) and patients preferences regarding the intervention (n = 562). Adherence management required support in everyday activities, social networks and maintaining a positive outlook. The factors restricting adherence were related to illness, behavior and the environment. The objective of the intervention was to support the intention to follow the treatment guidelines and recommendations with mHealth technology. The barriers and requirements for the use of the mHealth were related to technology, organizational issues and the users themselves. During the course of the intervention, 33 (6%) out of 562 participants wanted to edit the content, timing or amount of the mHealth tool, and 23 (4%) quit the intervention or study before its conclusion. According to the review, mHealth interventions were ineffective in promoting adherence. Prior to the intervention, participants perceived that adherence could be supported, and the use of mHealth as a part of treatment was seen as an acceptable and efficient method for doing so. In conclusion, the use of mHealth may be feasible among people with psychotic disorders. However, clear evidence for its effectiveness in regards to adherence is still currently inconclusive.

Scanning the future of Single Euro Payment Area – towards cashless payment methods

The future of paying in the age of digitalization is a topic that includes varied visions. This master’s thesis explores images of the future of paying in the Single Euro Payment Area (SEPA) up to 2020 and 2025 through the views of experts specialized in paying. This study was commissioned by a credit management company in order to obtain more detailed information about the future of paying. Specifically, this thesis investigates what could be the most used payment methods in the future, what items could work as a medium of exchange in 2020 and how will they evolve towards the year 2025. Changing consumer behavior, trends connected to payment methods, security and private issues of new cashless payment methods were also part of this study. In the empirical part of the study the experts’ ideas about probable and preferable future images of paying were investigated through a two-round Disaggregative Delphi method. The questionnaire included numeric statements and open questions. Three alternative future images were created with the help of cluster analysis: “Unsurprising Future”, “Technology Driven Future” and “The Age of the Customer”. The plausible images had similarities and differences, which were reflected to the previous studies in the literature review. The study’s findings were formed based on the images of futures’ similarities and to the open questions answers that were received from the questionnaire. The main conclusion of the study was that development of technology will unify and diversify SEPA; the trend in 2020 seems to be towards more cashless payment methods but their usage depends on the countries’ financial possibilities and customer preferences. Mobile payments, cards and cash will be the main payment methods but the banks will have competitors from outside the financial sector. Wearable payment methods and NFC technology are seen as widely growing trends but subcutaneous payment devices will likely keep their niche position until 2025. In the meantime, security and private issues are seen to increase because of identity thefts and various frauds. Simultaneously, privacy will lose its meaning to younger consumers who are used to sharing their transaction and personal data with third parties in order to get access to attractive services. Easier access to consumers’ transaction data will probably open the door for hackers and cause new risks in paying processes. There exist many roads to future, and this study was not an attempt to give any complete answers about it even if some plausible assumptions about the future’s course were provided.

The development of norm-based coding and category-specific face prototypes : an examination of 5- and 8-year-olds' face space

The present set of experiments was designed to investigate the organization and refmement of young children's face space. Past research has demonstrated that adults encode individual faces in reference to a distinct face prototype that represents the average of all faces ever encountered. The prototype is not a static abstracted norm but rather a malleable face average that is continuously updated by experience (Valentine, 1991); for example, following prolonged viewing of faces with compressed features (a technique referred to as adaptation), adults rate similarly distorted faces as more normal and more attractive (simple attractiveness aftereffects). Recent studies have shown that adults possess category-specific face prototypes (e.g., based on race, sex). After viewing faces from two categories (e.g., Caucasian/Chinese) that are distorted in opposite directions, adults' attractiveness ratings simultaneously shift in opposite directions (opposing aftereffects). The current series of studies used a child-friendly method to examine whether, like adults, 5- and 8-year-old children show evidence for category-contingent opposing aftereffects. Participants were shown a computerized storybook in which Caucasian and Chinese children's faces were distorted in opposite directions (expanded and compressed). Both before and after adaptation (i.e., reading the storybook), participants judged the normality/attractiveness of a small number of expanded, compressed, and undistorted Caucasian and Chinese faces. The method was first validated by testing adults (Experiment I ) and was then refined in order to test 8- (Experiment 2) and 5-yearold (Experiment 4a) children. Five-year-olds (our youngest age group) were also tested in a simple aftereffects paradigm (Experiment 3) and with male and female faces distorted in opposite directions (Experiment 4b). The current research is the first to demonstrate evidence for simple attractiveness aftereffects in children as young as 5, thereby indicating that similar to adults, 5-year-olds utilize norm-based coding. Furthermore, this research provides evidence for racecontingent opposing aftereffects in both 5- and 8-year-olds; however, the opposing aftereffects demonstrated by 5-year-olds were driven largely by simple aftereffects for Caucasian faces. The lack of simple aftereffects for Chinese faces in 5-year-olds may be reflective of young children's limited experience with other-race faces and suggests that children's face space undergoes a period of increasing differentiation over time with respect to race. Lastly, we found no evidence for sex -contingent opposing aftereffects in 5-year-olds, which suggests that young children do not rely on a fully adult-like face space even for highly salient face categories (i.e., male/female) with which they have comparable levels of experience.

Développement de l’activité rythmique chez l’embryon du poisson-zébré

Les circuits neuronaux peuvent générer une panoplie de rythmes. Nous pouvons séparer les mécanismes de création de ces rythmes en deux grands types. Le premier consiste de circuits contrôlés par des cellules « pacemakers », ayant une activité rythmique intrinsèque, comme dans le ganglion stomatogastique des crustacés. Le deuxième consiste de circuits multi-neuronaux connectés par un réseau synaptique qui permet une activité rythmique sans la présence de neurones pacemakers, tel que démontré pour les circuits de la nage chez plusieurs vertébrés. Malgré nos connaissances des mécanismes de rhythmogénèse chez les vertébrés adultes, les mécanismes de la création et la maturation de ces circuits locomoteurs chez les embryons restent encore inconnus. Nous avons étudié cette question à l’aide du poisson-zébré où les embryons débutent leur activité motrice par des contractions spontanées alternantes à 17 heures post-fertilisation (hpf). Des études ont démontré que cette activité spontanée n’est pas sensible aux antagonistes de la transmission synaptique chimique et ne requiert pas le rhombencéphale. Après 28 hpf, les embryons commencent à nager et se propulser en réponse au toucher. Des études antérieures on démontré que l’apparition de la nage nécessite le rhombencéphale et la transmission synaptique chimique. Cette thèse explore la possibilité que ces changements comportementaux représentent la progression d’un circuit contrôle par un pacemaker à un circuit ou le rythme provient d’un circuit distribué. En mesurant le groupement des contractions de l’activité spontanée, plutôt que la fréquence moyenne, nous avons découvert une nouvelle forme d’activité spontanée qui débute à 22 hpf. Cette activité consiste de deux contractions alternantes à succession très rapide. Contrairement à l’activité spontanée présente dès 17 hpf cette nouvelle forme d’activité requiert le rhombencéphale et la transmission synaptique chimique, comme démontré pour la nage qui apparait à 28 hpf. Cette forme de comportement intermédiaire représente potentiellement une étape transitoire lors de la maturation des circuits moteurs.

Development and characterization of polymeric nanoparticles(NPs) made from functionalized poly (D,L- lactide) (PLA)polymers

Les nanoparticules polymériques biodégradable (NPs) sont apparues ces dernières années comme des systèmes prometteurs pour le ciblage et la libération contrôlée de médicaments. La première partie de cette étude visait à développer des NPs biodégradables préparées à partir de copolymères fonctionnalisés de l’acide lactique (poly (D,L)lactide ou PLA). Les polymères ont été étudiés comme systèmes de libération de médicaments dans le but d'améliorer les performances des NPs de PLA conventionnelles. L'effet de la fonctionnalisation du PLA par insertion de groupements chimiques dans la chaîne du polymère sur les propriétés physico-chimiques des NPs a été étudié. En outre, l'effet de l'architecture du polymère (mode d'organisation des chaînes de polymère dans le copolymère obtenu) sur divers aspects de l’administration de médicament a également été étudié. Pour atteindre ces objectifs, divers copolymères à base de PLA ont été synthétisés. Plus précisément il s’agit de 1) copolymères du poly (éthylène glycol) (PEG) greffées sur la chaîne de PLA à 2.5% et 7% mol. / mol. de monomères d'acide lactique (PEG2.5%-g-PLA et PEG7%-g-PLA, respectivement), 2) des groupements d’acide palmitique greffés sur le squelette de PLA à une densité de greffage de 2,5% (palmitique acid2.5%-g-PLA), 3) de copolymère « multibloc » de PLA et de PEG, (PLA-PEG-PLA)n. Dans la deuxième partie, l'effet des différentes densités de greffage sur les propriétés des NPs de PEG-g-PLA (propriétés physico-chimiques et biologiques) a été étudié pour déterminer la densité optimale de greffage PEG nécessaire pour développer la furtivité (« long circulating NPs »). Enfin, les copolymères de PLA fonctionnalisé avec du PEG ayant montré les résultats les plus satisfaisants en regard des divers aspects d’administration de médicaments, (tels que taille et de distribution de taille, charge de surface, chargement de drogue, libération contrôlée de médicaments) ont été sélectionnés pour l'encapsulation de l'itraconazole (ITZ). Le but est dans ce cas d’améliorer sa solubilité dans l'eau, sa biodisponibilité et donc son activité antifongique. Les NPs ont d'abord été préparées à partir de copolymères fonctionnalisés de PLA, puis ensuite analysés pour leurs paramètres physico-chimiques majeurs tels que l'efficacité d'encapsulation, la taille et distribution de taille, la charge de surface, les propriétés thermiques, la chimie de surface, le pourcentage de poly (alcool vinylique) (PVA) adsorbé à la surface, et le profil de libération de médicament. L'analyse de la chimie de surface par la spectroscopie de photoélectrons rayon X (XPS) et la microscopie à force atomique (AFM) ont été utilisés pour étudier l'organisation des chaînes de copolymère dans la formulation des NPs. De manière générale, les copolymères de PLA fonctionnalisés avec le PEG ont montré une amélioration du comportement de libération de médicaments en termes de taille et distribution de taille étroite, d’amélioration de l'efficacité de chargement, de diminution de l'adsorption des protéines plasmatiques sur leurs surfaces, de diminution de l’internalisation par les cellules de type macrophages, et enfin une meilleure activité antifongique des NPs chargées avec ITZ. En ce qui concerne l'analyse de la chimie de surface, l'imagerie de phase en AFM et les résultats de l’XPS ont montré la possibilité de la présence de davantage de chaînes de PEG à la surface des NPs faites de PEG-g-PLA que de NPS faites à partie de (PLA-PEG-PLA)n. Nos résultats démontrent que les propriétés des NPs peuvent être modifiées à la fois par le choix approprié de la composition en polymère mais aussi par l'architecture de ceux-ci. Les résultats suggèrent également que les copolymères de PEG-g-PLA pourraient être utilisés efficacement pour préparer des transporteurs nanométriques améliorant les propriétés de certains médicaments,notamment la solubilité, la stabilité et la biodisponibilité.

Novel non phospholipid liposomes with high sterol content : development and characterization

Les liposomes sont des nanovecteurs polyvalents et prometteurs quant à leur utilisation dans plusieurs domaines. Il y a une décennie, un nouveau type de liposome constitué d’amphiphiles monoalkylés et de stérols est né fortuitement dans notre groupe. Ils sont nommés Stérosomes puisqu’ils contiennent une grande proportion de stérols, entre 50 et 70 mol %. Les objectifs de cette thèse sont de développer de nouvelles formulations de Stérosomes ayant des caractéristiques spécifiques et d’acquérir une compréhension plus profonde des règles physicochimiques qui dictent leur comportement de phase. Nous avons spécifiquement examiné le rôle de motifs moléculaires des stérols, de la charge interfaciale et de la capacité à former des liaisons H dans les interactions intermoléculaires menant à l’autoassemblage. Le comportement de phase a été caractérisé par calorimétrie différentielle à balayage (DSC), par spectroscopie infrarouge (IR) et par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire du deutérium (²H NMR). Premièrement, nous avons établi certaines corrélations entre la structure des stérols, leur tendance à former des bicouches fluides en présence d'amphiphile monoalkylé et la perméabilité des grandes vésicules unilamellaires (LUV) formées. La nature des stérols module les propriétés de mélange avec de l’acide palmitique (PA). Les stérols portant une chaîne volumineuse en position C17 sont moins aptes à induire des bicouches fluides que ceux qui ont une chaîne plus simple, comme celle du cholestérol. Un grand ordre de la chaîne alkyle de PA est un effet commun à tous les stérols investigués. Il a été démontré que la perméabilité des LUV peut être contrôlée en utilisant des stérols différents. Cependant, ces stérols n’ont aucun impact significatif sur la sensibilité des Stérosomes au pH. Afin de créer des liposomes qui sont sensibles au pH et qui ont une charge positive à la surface, des Stérosomes composés de stéarylamine et de cholestérol (Chol) ont été conçus et caractérisés. Il a été conclu que l’état de protonation de l’amine, dans ce travail, ou du groupe carboxylique, dans un travail précédent, confère une sensibilité au pH et détermine la charge à la surface du liposome. Les premiers Stérosomes complètement neutres ont été fabriqués en utilisant un réseau de fortes liaisons H intermoléculaires. Le groupe sulfoxyde est capable de former de fortes liaisons H avec le cholestérol et les molécules d’eau. Une bicouche fluide métastable a été obtenue, à la température de la pièce, à partir d'un mélange équimolaire d’octadécyl méthyl sulfoxyde (OMSO) et de Chol. Ce comportement distinct a permis d’extruder le mélange pour former des LUV à la température de la pièce. Après 30 h, le temps de vie de la phase métastable, des Stérosomes stables et imperméables existaient toujours sous une forme solide. Un diagramme de température-composition a été proposé afin de résumer le comportement de phase des mélanges d’OMSO/Chol. Finalement, nous avons élaboré des Stérosomes furtifs en incorporant du polyéthylène glycol (PEG) avec une ancre de cholestérol (PEG-Chol) à l’interface de Stérosomes de PA/Chol. Jusqu’à 20 mol % de PEG-Chol peut être introduit sans perturber la structure de la bicouche. La présence du PEG-Chol n’a aucun impact significatif sur la perméabilité de la LUV. L'encapsulation active de la doxorubicine, un médicament contre le cancer, a été réalisée malgré la faible perméabilité de ces LUV et la présence du PEG à l’interface. L’inclusion de PEG a modifié considérablement les propriétés de l’interface et a diminué la libération induite par la variation de pH observée avec des LUV nues de PA/Chol. Cette formulation inédite est potentiellement utile pour l’administration intraveineuse de médicaments.

Development of an enzyme immobilization platform based on microencapsulation for paper-based biosensors

Un papier bioactif est obtenu par la modification d’un papier en y immobilisant une ou plusieurs biomolécules. La recherche et le développement de papiers bioactifs est en plein essor car le papier est un substrat peu dispendieux qui est déjà d’usage très répandu à travers le monde. Bien que les papiers bioactifs n’aient pas connus de succès commercial depuis la mise en marche de bandelettes mesurant le taux de glucose dans les années cinquante, de nombreux groupes de recherche travaillent à immobiliser des biomolécules sur le papier pour obtenir un papier bioactif qui est abordable et possède une bonne durée de vie. Contrairement à la glucose oxidase, l’enzyme utilisée sur ces bandelettes, la majorité des biomolécules sont très fragiles et perdent leur activité très rapidement lorsqu’immobilisées sur des papiers. Le développement de nouveaux papiers bioactifs pouvant détecter des substances d’intérêt ou même désactiver des pathogènes dépend donc de découverte de nouvelles techniques d’immobilisation des biomolécules permettant de maintenir leur activité tout en étant applicable dans la chaîne de production actuelle des papiers fins. Le but de cette thèse est de développer une technique d’immobilisation efficace et versatile, permettant de protéger l’activité de biomolécules incorporées sur des papiers. La microencapsulation a été choisie comme technique d’immobilisation car elle permet d’enfermer de grandes quantités de biomolécules à l’intérieur d’une sphère poreuse permettant leur protection. Pour cette étude, le polymère poly(éthylènediimine) a été choisi afin de générer la paroi des microcapsules. Les enzymes laccase et glucose oxidase, dont les propriétés sont bien établies, seront utilisées comme biomolécules test. Dans un premier temps, deux procédures d’encapsulation ont été développées puis étudiées. La méthode par émulsion produit des microcapsules de plus petits diamètres que la méthode par encapsulation utilisant un encapsulateur, bien que cette dernière offre une meilleure efficacité d’encapsulation. Par la suite, l’effet de la procédure d’encapsulation sur l’activité enzymatique et la stabilité thermique des enzymes a été étudié à cause de l’importance du maintien de l’activité sur le développement d’une plateforme d’immobilisation. L’effet de la nature du polymère utilisé pour la fabrication des capsules sur la conformation de l’enzyme a été étudié pour la première fois. Finalement, l’applicabilité des microcapsules de poly(éthylèneimine) dans la confection de papiers bioactifs a été démontré par le biais de trois prototypes. Un papier réagissant au glucose a été obtenu en immobilisant des microcapsules contenant l’enzyme glucose oxidase. Un papier sensible à l’enzyme neuraminidase pour la détection de la vaginose bactérienne avec une plus grande stabilité durant l’entreposage a été fait en encapsulant les réactifs colorimétriques dans des capsules de poly(éthylèneimine). L’utilisation de microcapsules pour l’immobilisation d’anticorps a également été étudiée. Les avancées au niveau de la plateforme d’immobilisation de biomolécules par microencapsulation qui ont été réalisées lors de cette thèse permettront de mieux comprendre l’effet des réactifs impliqués dans la procédure de microencapsulation sur la stabilité, l’activité et la conformation des biomolécules. Les résultats obtenus démontrent que la plateforme d’immobilisation développée peut être appliquée pour la confection de nouveaux papiers bioactifs.