Formulations thermosensibles à base de chitosan pour la libération prolongée de médicaments

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

The administration route is decisive for the ability of the vaccine adjuvant CAF09 to induce antigen-specific CD8+ T-cell responses:the immunological consequences of the biodistribution profile

A prerequisite for vaccine-mediated induction of CD8+ T-cell responses is the targeting of dendritic cell (DC) subsets specifically capable of cross-presenting antigen epitopes to CD8+ T cells. Administration of a number of cationic adjuvants via the intraperitoneal (i.p.) route has been shown to result in strong CD8+ T-cell responses, whereas immunization via e.g. the intramuscular (i.m.) or subcutaneous (s.c.) routes often stimulate weak CD8+ T-cell responses. The hypothesis for this is that self-drainage of the adjuvant/antigen to the lymphoid organs, which takes place upon i.p. immunization, is required for the subsequent activation of cross-presenting lymphoid organ-resident CD8α+ DCs. In contrast, s.c. or i.m. immunization usually results in the formation of a depot at the site of injection (SOI), which hinders the self-drainage and targeting of the vaccine to cross-presenting CD8α+ DCs. We investigated this hypothesis by correlating the biodistribution pattern and the adjuvanticity of the strong CD8+ T-cell inducing liposomal cationic adjuvant formulation 09 (CAF09), which is composed of dimethyldioctadecylammonium bromide/monomycoloyl glycerol liposomes with polyinosinic:polycytidylic acid electrostatically adsorbed to the surface. Biodistribution studies with radiolabeled CAF09 and a surface-adsorbed model antigen [ovalbumin (OVA)] showed that a significantly larger fraction of the vaccine dose localized in the draining lymph nodes (dLNs) and the spleen 6 h after i.p. immunization, as compared to after i.m. immunization. Studies with fluorescently labelled OVA + CAF09 demonstrated a preferential association of OVA + CAF09 to DCs/monocytes, as compared to macrophages and B cells, following i.p. immunization. Administration of OVA + CAF09 via the i.p. route did also result in DC activation, whereas no DC activation could be measured within the same period with unadjuvanted OVA and OVA + CAF09 administered via the s.c. or i.m. routes. In the dLNs, the highest level of activated, cross-presenting CD8α+ DCs was detected at 24 h post immunization, whereas an influx of activated, migrating and cross-presenting CD103+ DCs to the dLNs could be measured after 48 h. This suggests that the CD8α+ DCs are activated by self-draining OVA + CAF09 in the lymphoid organs, whereas the CD103+ DCs are stimulated by the OVA + CAF09 at the SOI. These results support the hypothesis that the self-drainage of OVA + CAF09 to the draining LNs is required for the activation of CD8α+ DCs, while the migratory CD103+ DCs may play a role in sustaining the subsequent induction of strong CD8+ T-cell responses.

Étude des mécanismes d’extraction lipidique par le peptide mélittine et la protéine BSP1

Les peptides et protéines extracteurs de lipides (PEL) se lient aux membranes lipidiques puis en extraient des lipides en formant de plus petits auto-assemblages, un phénomène qui peut aller jusqu'à la fragmentation des membranes. Dans la nature, cette extraction se produit sur une gamme de cellules et entraîne des conséquences variées, comme la modification de la composition de la membrane et la mort de la cellule. Cette thèse se penche sur l’extraction lipidique, ou fragmentation, induite par le peptide mélittine et la protéine Binder-of-SPerm 1 (BSP1) sur des membranes lipidiques modèles. Pour ce faire, des liposomes de différentes compositions sont préparés et incubés avec la mélittine ou la BSP1. L'association aux membranes est déterminée par la fluorescence intrinsèque des PEL, tandis que l'extraction est caractérisée par une plateforme analytique combinant des tests colorimétriques et des analyses en chromatographie en phase liquide et spectrométrie de masse (LCMS). La mélittine fait partie des peptides antimicrobiens cationiques, un groupe de PEL très répandu chez les organismes vivants. Ces peptides sont intéressants du point du vue médical étant donné leur mode d’action qui vise directement les lipides des membranes. Plusieurs de ceux-ci agissent sur les membranes des bactéries selon le mécanisme dit « en tapis », par lequel ils s’adsorbent à leur surface, forment des pores et ultimement causent leur fragmentation. Dans cette thèse, la mélittine est utilisée comme peptide modèle afin d’étudier le mécanisme par lequel les peptides antimicrobiens cationiques fragmentent les membranes. Les résultats montrent que la fragmentation des membranes de phosphatidylcholines (PC) est réduite par une déméthylation graduelle de leur groupement ammonium. L'analyse du matériel fragmenté révèle que les PC sont préférentiellement extraites des membranes, dû à un enrichissement local en PC autour de la mélittine à l'intérieur de la membrane. De plus, un analogue de la mélittine, dont la majorité des résidus cationiques sont neutralisés, est utilisé pour évaluer le rôle du caractère cationique de la mélittine native. La neutralisation augmente l'affinité du peptide pour les membranes neutres et anioniques, réduit la fragmentation des membranes neutres et augmente la fragmentation des membranes anioniques. Malgré les interactions électrostatiques entre le peptide cationique et les lipides anioniques, aucune spécificité lipidique n'est observée dans l'extraction. La BSP1 est la protéine la plus abondante du liquide séminal bovin et constitue un autre exemple de PEL naturel important. Elle se mélange aux spermatozoïdes lors de l’éjaculation et extrait des lipides de leur membrane, notamment le cholestérol et les phosphatidylcholines. Cette étape cruciale modifie la composition lipidique de la membrane du spermatozoïde, ce qui faciliterait par la suite la fécondation de l’ovule. Cependant, le contact prolongé de la protéine avec les spermatozoïdes endommagerait la semence. Cette thèse cherche donc à approfondir notre compréhension de ce délicat phénomène en étudiant le mécanisme moléculaire par lequel la protéine fragmente les membranes lipidiques. Les résultats des présents travaux permettent de proposer un mécanisme d’extraction lipidique en 3 étapes : 1) L'association à l’interface des membranes; 2) La relocalisation de l’interface vers le cœur lipidique; 3) La fragmentation des membranes. La BSP1 se lie directement à deux PC à l'interface; une quantité suffisante de PC dans les membranes est nécessaire pour permettre l'association et la fragmentation. Cette liaison spécifique ne mène généralement pas à une extraction lipidique sélective. L'impact des insaturations des chaînes lipidiques, de la présence de lysophosphatidylcholines, de phosphatidyléthanolamine, de cholestérol et de lipides anioniques est également évalué. Les présentes observations soulignent la complexe relation entre l'affinité d'un PEL pour une membrane et le niveau de fragmentation qu'il induit. L'importance de la relocalisation des PEL de l'interface vers le cœur hydrophobe des membranes pour permettre leur fragmentation est réitérée. Cette fragmentation semble s'accompagner d'une extraction lipidique préférentielle seulement lorsqu'une séparation de phase est induite au niveau de la membrane, nonobstant les interactions spécifiques PEL-lipide. Les prévalences des structures amphiphiles chez certains PEL, ainsi que de la fragmentation en auto-assemblages discoïdaux sont discutées. Finalement, le rôle des interactions électrostatiques entre les peptides antimicrobiens cationiques et les membranes bactériennes anioniques est nuancé : les résidus chargés diminueraient l'association des peptides aux membranes neutres suite à l'augmentation de leur énergie de solvatation.

Development of nanostructured hydrogel for spatial and temporal controlled release of active compounds

L’utilisation de nanovecteurs pour la livraison contrôlée de principes actifs est un concept commun de nous jours. Les systèmes de livraison actuels présentent encore cependant des limites au niveau du taux de relargage des principes actifs ainsi que de la stabilité des transporteurs. Les systèmes composés à la fois de nanovecteurs (liposomes, microgels et nanogels) et d’hydrogels peuvent cependant permettre de résoudre ces problèmes. Dans cette étude, nous avons développé un système de livraison contrôlé se basant sur l’incorporation d’un nanovecteur dans une matrice hydrogel dans le but de combler les lacunes des systèmes se basant sur un vecteur uniquement. Une telle combinaison pourrait permettre un contrôle accru du relargage par stabilisation réciproque. Plus spécifiquement, nous avons développé un hydrogel structuré intégrant des liposomes, microgels et nanogels séparément chargés en principes actifs modèles potentiellement relargués de manière contrôlé. Ce contrôle a été obtenu par la modification de différents paramètres tels que la température ainsi que la composition et la concentration en nanovecteurs. Nous avons comparé la capacité de chargement et la cinétique de relargage de la sulforhodamine B et de la rhodamine 6G en utilisant des liposomes de DOPC et DPPC à différents ratios, des nanogels de chitosan/acide hyaluronique et des microgels de N-isopropylacrylamide (NIPAM) à différents ratios d’acide méthacrylique, incorporés dans un hydrogel modèle d’acrylamide. Les liposomes présentaient des capacités de chargement modérés avec un relargage prolongé sur plus de dix jours alors que les nanogels présentaient des capacités de chargement plus élevées mais une cinétique de relargage plus rapide avec un épuisement de la cargaison en deux jours. Comparativement, les microgels relarguaient complétement leur contenu en un jour. Malgré une cinétique de relargage plus rapide, les microgels ont démontré la possibilité de contrôler finement le chargement en principe actif. Ce contrôle peut être atteint par la modification des propriétés structurelles ou en changeant le milieu d’incubation, comme l’a montré la corrélation avec les isothermes de Langmuir. Chaque système développé a démontré un potentiel contrôle du taux de relargage, ce qui en fait des candidats pour des investigations futures.

Mise au point de complexes liposome/polymère sensibles au pH pour la vectorisation d'agents anticancéreux

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Formulations thermosensibles à base de chitosan pour la libération prolongée de médicaments

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

(Table T2) Relative signal intensity of intact polar lipids in sediments from ODP Sites 207-1257 and 207-1258

We report results from the analysis of intact polar lipids (IPLs) in sediments from Ocean Drilling Program Sites 1257 and 1258. IPLs, constituting the cell membranes of living organisms, were detected in organic-lean sediments but not in underlying organic-rich black shales. Microbial activity in organic-lean sediments is likely due to sulfate-dependent oxidation of methane whereas difficulties detecting IPLs in black shales are interpreted to result from unfavorable signal-to-noise ratios due to low cell concentrations in combination with extremely high analytical noise created by uncharacterized organic matrix. IPLs found are consistent with a low-diversity community of archaea and bacteria. The concentrations of IPLs are more than one order of magnitude lower than those in Neogene deep subsurface sediments at the Peruvian margin, suggestive of significantly lower cell concentrations in Demerara Rise. This finding is consistent with inferred low rates of subsurface microbial activity.

Treatment of lean and diet-induced obesity (DIO) mice with a novel stable obestatin analogue alters plasma metabolite levels as detected by untargeted LC–MS metabolomics

Introduction: Obestatin is a controversial gastrointestinal peptide purported to have metabolic actions.

Objectives: This study investigated whether treatment with a stable obestatin analogue (PEG-OB(Cys10, Cys13)) changed plasma metabolite levels firstly in lean and subsequently in diet-induced obesity (DIO) C57BL6/J mice.

Methods: Untargeted LC-HRMS metabolomics experiments were carried out in ESI + mode with plasma extracts from both groups of animals. Data were normalised, multivariate and univariate statistical analysis performed and metabolites of interest putatively identified.

Results: In lean mice, 39 metabolites were significantly changed by obestatin treatment and the majority of these were increased, including various C16 and C18 moieties of phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine and monoacylglycerol, along with vitamin A, vitamin D3, tyrosine, acetylcarnitine and 2α-(hydroxymethyl)-5α-androstane-3β,17β-diol. Decreased concentrations of glycolithocholic acid, 3-dehydroteasterone and various phospholipids were observed. In DIO mice, 25 metabolites were significantly affected and strikingly, the magnitudes of changes here were generally much greater in DIO mice than in lean mice, and in contrast, the majority of metabolite changes were decreases. Four metabolites affected in both groups included glycolithocholic acid, and three different long-chain (C18) phospholipid molecules (phosphatidylethanolamine, platelet activating factor (PAF), and monoacylglycerol). Metabolites exclusively affected in DIO mice included various phosphatidylcholines, lysophosphatidylcholines and fatty acyls, as well as creatine and oxidised glutathione.

Conclusion: This investigation demonstrates that obestatin treatment affects phospholipid turnover and influences lipid homeostasis, whilst providing convincing evidence that obestatin may be acting to ameliorate diet-induced impairments in lipid metabolism, and it may influence steroid, bile acid, PAF and glutathione metabolism.

Legionella pneumophila secretes a mitochondrial carrier protein during infection

The Mitochondrial Carrier Family (MCF) is a signature group of integral membrane proteins that transport metabolites across the mitochondrial inner membrane in eukaryotes. MCF proteins are characterized by six transmembrane segments that assemble to form a highly-selective channel for metabolite transport. We discovered a novel MCF member, termed Legionellanucleotide carrier Protein (LncP), encoded in the genome of Legionella pneumophila, the causative agent of Legionnaire's disease. LncP was secreted via the bacterial Dot/Icm type IV secretion system into macrophages and assembled in the mitochondrial inner membrane. In a yeast cellular system, LncP induced a dominant-negative phenotype that was rescued by deleting an endogenous ATP carrier. Substrate transport studies on purified LncP reconstituted in liposomes revealed that it catalyzes unidirectional transport and exchange of ATP transport across membranes, thereby supporting a role for LncP as an ATP transporter. A hidden Markov model revealed further MCF proteins in the intracellular pathogens, Legionella longbeachae and Neorickettsia sennetsu, thereby challenging the notion that MCF proteins exist exclusively in eukaryotic organisms.

Single particle motion of polymeric, colloidal, and biological materials

Small particles and their dynamics are of widespread interest due both to their unique properties and their ubiquity. Here, we investigate several classes of small particles: colloids, polymers, and liposomes. All these particles, due to their size on the order of microns, exhibit significant similarity in that they are large enough to be visualized in microscopes, but small enough to be significantly influenced by thermal (or Brownian) motion. Further, similar optical microscopy and experimental techniques are commonly employed to investigate all these particles. In this work, we develop single particle tracking techniques, which allow thorough characterization of individual particle dynamics, observing many behaviors which would be overlooked by methods which time or ensemble average. The various particle systems are also similar in that frequently, the signal-to-noise ratio represented a significant concern. In many cases, development of image analysis and particle tracking methods optimized to low signal-to-noise was critical to performing experimental observations. The simplest particles studied, in terms of their interaction potentials, were chemically homogeneous (though optically anisotropic) hard-sphere colloids. Using these spheres, we explored the comparatively underdeveloped conjunction of translation and rotation and particle hydrodynamics. Developing off this, the dynamics of clusters of spherical colloids were investigated, exploring how shape anisotropy influences the translation and rotation respectively. Transitioning away from uniform hard-sphere potentials, the interactions of amphiphilic colloidal particles were explored, observing the effects of hydrophilic and hydrophobic interactions upon pattern assembly and inter-particle dynamics. Interaction potentials were altered in a different fashion by working with suspensions of liposomes, which, while homogeneous, introduce the possibility of deformation. Even further degrees of freedom were introduced by observing the interaction of particles and then polymers within polymer suspensions or along lipid tubules. Throughout, while examination of the trajectories revealed that while by some measures, the averaged behaviors accorded with expectation, often closer examination made possible by single particle tracking revealed novel and unexpected phenomena.

Applications of functional nucleic acids in imaging, sensing and drug delivery and investigations of DNAzyme-metal interactions

Functional nucleic acids (FNA), including nucleic acids catalysts (ribozymes and DNAzymes) and ligands (aptamers), have been discovered in nature or isolated in a laboratory through a process called in vitro selection. They are nucleic acids with functions similar to protein enzymes or antibodies. They have been developed into sensors with high sensitivity and selectivity; it is realized by converting the reaction catalyzed by a DNAzyme/ribozyme or the binding event of an aptamer to a fluorescent, colorimetric or electrochemical signal. While a number of studies have been reported for in vitro sensing using DNAzymes or aptamers, there are few reports on in vivo sensing or imaging. MRI is a non-invasive imaging technique; smart MRI contrast agents were synthesized for molecular imaging purposes. However, their rational design remains a challenge due to the difficulty to predict molecular interactions. Chapter 2 focuses on rational design of smart T1-weighted MRI contrast agents with high specificity based on DNAzymes and aptamers. It was realized by changing the molecular weight of the gadolinium conjugated DNA strand with the analytes, which lead to analyte-specific water proton relaxation responses and contrast changes on an MRI image. The designs are general; the high selectivity of FNA was retained. Most FNA-based fluorescent sensors require covalent labeling of fluorophore/quencher to FNAs, which incurrs extra expenses and could interfere the function of FNAs. Chapter 3 describes a new sensor design avoiding the covalent labeling of fluorophore and quencher. The fluorescence of malachite green (MG) was regulated by the presence of adenosine. Conjugate of aptamers of MG and adenosine and a bridge strand were annealed in a solution containing MG. The MG aptamer did not bind MG because of its hybridization to the bridge strand, resulting in low fluorescence signal of MG. The hybridization was weakened in the presence of adenosine, leading to the binding of MG to its aptamer and a fluorescence increase. The sensor has comparable detection limit (20 micromolar) and specificity to its labeled derivatives. Enzymatic activity of most DNAzymes requires metal cations. The research on the metal-DNAzyme interaction is of interest and challenge to scientists because of the lack of structural information. Chapters 4 presents the research on the characterization of the interaction between a Cu2+-dependent DNAzyme and Cu2+. Electron paramagnetic resonance (EPR) and UV-Vis spectroscopy were used to probe the binding of Cu2+ to the DNAzyme; circular dichroism was used to probe the conformational change of the DNAzyme induced by Cu2+. It was proposed that the conformational change by the Cu2+ binding is important for the activity of the DNAzyme. Chapter 5 reports the dependence of the activity of 8-17 DNAzyme on the presence of both Pb2+ and other metal cations including Zn2+, Cd2+ and Mg2+. It was discovered that presence of those metal cations can be cooperative or inhibitive to 8-17 activity. It is hypothesized that the 8-17 DNAzyme had multiple binding sites for metal cations based on the results. Cisplatin is effective killing tumor cells, but with significant side effects, which can be minimized by its targeted delivery. Chapter 6 focuses on the effort to functionalize liposomes encapsulating cisplatin by an aptamer that selectively bind nucleolin, an overexpressed protein by breast cancer cells. The study proved the selective cytotoxicity to breast cancer cells of the aptamer-functionalized liposome.

Lipid-Based Liquid Crystals As Carriers for Antimicrobial Peptides: Phase Behavior and Antimicrobial Effect

International audience

Étude des mécanismes d’extraction lipidique par le peptide mélittine et la protéine BSP1

Les peptides et protéines extracteurs de lipides (PEL) se lient aux membranes lipidiques puis en extraient des lipides en formant de plus petits auto-assemblages, un phénomène qui peut aller jusqu'à la fragmentation des membranes. Dans la nature, cette extraction se produit sur une gamme de cellules et entraîne des conséquences variées, comme la modification de la composition de la membrane et la mort de la cellule. Cette thèse se penche sur l’extraction lipidique, ou fragmentation, induite par le peptide mélittine et la protéine Binder-of-SPerm 1 (BSP1) sur des membranes lipidiques modèles. Pour ce faire, des liposomes de différentes compositions sont préparés et incubés avec la mélittine ou la BSP1. L'association aux membranes est déterminée par la fluorescence intrinsèque des PEL, tandis que l'extraction est caractérisée par une plateforme analytique combinant des tests colorimétriques et des analyses en chromatographie en phase liquide et spectrométrie de masse (LCMS). La mélittine fait partie des peptides antimicrobiens cationiques, un groupe de PEL très répandu chez les organismes vivants. Ces peptides sont intéressants du point du vue médical étant donné leur mode d’action qui vise directement les lipides des membranes. Plusieurs de ceux-ci agissent sur les membranes des bactéries selon le mécanisme dit « en tapis », par lequel ils s’adsorbent à leur surface, forment des pores et ultimement causent leur fragmentation. Dans cette thèse, la mélittine est utilisée comme peptide modèle afin d’étudier le mécanisme par lequel les peptides antimicrobiens cationiques fragmentent les membranes. Les résultats montrent que la fragmentation des membranes de phosphatidylcholines (PC) est réduite par une déméthylation graduelle de leur groupement ammonium. L'analyse du matériel fragmenté révèle que les PC sont préférentiellement extraites des membranes, dû à un enrichissement local en PC autour de la mélittine à l'intérieur de la membrane. De plus, un analogue de la mélittine, dont la majorité des résidus cationiques sont neutralisés, est utilisé pour évaluer le rôle du caractère cationique de la mélittine native. La neutralisation augmente l'affinité du peptide pour les membranes neutres et anioniques, réduit la fragmentation des membranes neutres et augmente la fragmentation des membranes anioniques. Malgré les interactions électrostatiques entre le peptide cationique et les lipides anioniques, aucune spécificité lipidique n'est observée dans l'extraction. La BSP1 est la protéine la plus abondante du liquide séminal bovin et constitue un autre exemple de PEL naturel important. Elle se mélange aux spermatozoïdes lors de l’éjaculation et extrait des lipides de leur membrane, notamment le cholestérol et les phosphatidylcholines. Cette étape cruciale modifie la composition lipidique de la membrane du spermatozoïde, ce qui faciliterait par la suite la fécondation de l’ovule. Cependant, le contact prolongé de la protéine avec les spermatozoïdes endommagerait la semence. Cette thèse cherche donc à approfondir notre compréhension de ce délicat phénomène en étudiant le mécanisme moléculaire par lequel la protéine fragmente les membranes lipidiques. Les résultats des présents travaux permettent de proposer un mécanisme d’extraction lipidique en 3 étapes : 1) L'association à l’interface des membranes; 2) La relocalisation de l’interface vers le cœur lipidique; 3) La fragmentation des membranes. La BSP1 se lie directement à deux PC à l'interface; une quantité suffisante de PC dans les membranes est nécessaire pour permettre l'association et la fragmentation. Cette liaison spécifique ne mène généralement pas à une extraction lipidique sélective. L'impact des insaturations des chaînes lipidiques, de la présence de lysophosphatidylcholines, de phosphatidyléthanolamine, de cholestérol et de lipides anioniques est également évalué. Les présentes observations soulignent la complexe relation entre l'affinité d'un PEL pour une membrane et le niveau de fragmentation qu'il induit. L'importance de la relocalisation des PEL de l'interface vers le cœur hydrophobe des membranes pour permettre leur fragmentation est réitérée. Cette fragmentation semble s'accompagner d'une extraction lipidique préférentielle seulement lorsqu'une séparation de phase est induite au niveau de la membrane, nonobstant les interactions spécifiques PEL-lipide. Les prévalences des structures amphiphiles chez certains PEL, ainsi que de la fragmentation en auto-assemblages discoïdaux sont discutées. Finalement, le rôle des interactions électrostatiques entre les peptides antimicrobiens cationiques et les membranes bactériennes anioniques est nuancé : les résidus chargés diminueraient l'association des peptides aux membranes neutres suite à l'augmentation de leur énergie de solvatation.

Development of nanostructured hydrogel for spatial and temporal controlled release of active compounds

L’utilisation de nanovecteurs pour la livraison contrôlée de principes actifs est un concept commun de nous jours. Les systèmes de livraison actuels présentent encore cependant des limites au niveau du taux de relargage des principes actifs ainsi que de la stabilité des transporteurs. Les systèmes composés à la fois de nanovecteurs (liposomes, microgels et nanogels) et d’hydrogels peuvent cependant permettre de résoudre ces problèmes. Dans cette étude, nous avons développé un système de livraison contrôlé se basant sur l’incorporation d’un nanovecteur dans une matrice hydrogel dans le but de combler les lacunes des systèmes se basant sur un vecteur uniquement. Une telle combinaison pourrait permettre un contrôle accru du relargage par stabilisation réciproque. Plus spécifiquement, nous avons développé un hydrogel structuré intégrant des liposomes, microgels et nanogels séparément chargés en principes actifs modèles potentiellement relargués de manière contrôlé. Ce contrôle a été obtenu par la modification de différents paramètres tels que la température ainsi que la composition et la concentration en nanovecteurs. Nous avons comparé la capacité de chargement et la cinétique de relargage de la sulforhodamine B et de la rhodamine 6G en utilisant des liposomes de DOPC et DPPC à différents ratios, des nanogels de chitosan/acide hyaluronique et des microgels de N-isopropylacrylamide (NIPAM) à différents ratios d’acide méthacrylique, incorporés dans un hydrogel modèle d’acrylamide. Les liposomes présentaient des capacités de chargement modérés avec un relargage prolongé sur plus de dix jours alors que les nanogels présentaient des capacités de chargement plus élevées mais une cinétique de relargage plus rapide avec un épuisement de la cargaison en deux jours. Comparativement, les microgels relarguaient complétement leur contenu en un jour. Malgré une cinétique de relargage plus rapide, les microgels ont démontré la possibilité de contrôler finement le chargement en principe actif. Ce contrôle peut être atteint par la modification des propriétés structurelles ou en changeant le milieu d’incubation, comme l’a montré la corrélation avec les isothermes de Langmuir. Chaque système développé a démontré un potentiel contrôle du taux de relargage, ce qui en fait des candidats pour des investigations futures.

Desenvolvimento de nanosistemas farmacêuticos para terapia gênica

Gene therapy is one of the major challenges of the post-genomic research and it is based on the transfer of genetic material into a cell, tissue or organ in order to cure or improve the patient s clinical status. In general, gene therapy consists in the insertion of functional genes aiming substitute, complement or inhibit defective genes. The achievement of a foreigner DNA expression into a population of cells requires its transfer to the target. Therefore, a key issue is to create systems, vectors, able to transfer and protect the DNA until it reaches the target. The disadvantages related to the use of viral vectors have encouraged efforts to develop emulsions as non-viral vectors. In fact, they are easy to produce, present suitable stability and enable transfection. The aim of this work was to evaluate two different non-viral vectors, cationic liposomes and nanoemulsions, and the possibility of their use in gene therapy. For the two systems, cationic lipids and helper lipids were used. Nanoemulsions were prepared using sonication method and were composed of Captex® 355; Tween® 80; Spam® 80; cationic lipid, Stearylamine (SA) or 1,2-dioleoyl-3-trimethylammoniumpropane (DOTAP) and water (Milli-Q®). These systems were characterized by average droplet size, Polidispersion Index (PI) and Zeta Potential. The stability of the systems; as well as the DNA compaction capacity; their cytotoxicity and the cytotoxicity of the isolated components; and their transfection capacity; were also evaluated. Liposomes were made by hydration film method and were composed of DOTAP; 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (DOPE), containing or not Rhodaminephosphatidylethanolamine (PE- Rhodamine) and the conjugate Hyaluronic Acid DOPE (HA-DOPE). These systems were also characterized as nanoemulsions. Stability of the systems and the influence of time, size of plasmid and presence or absence of endotoxin in the formation of lipoplexes were also analyzed. Besides, the ophthalmic biodistribution of PE-Rhodamine containing liposomes was studied after intravitreal injection. The obtained results show that these systems are promising non-viral vector for further utilization in gene therapy and that this field seems to be very important in the clinical practice in this century. However, from the possibility to the practice, there is still a long way