Reinvention of chemotherapy: drug conjugates and nanoparticles.

PURPOSE OF REVIEW: Recent advances in nanotechnology have addressed some of the issues related to lack of selectivity and nonspecific toxicities associated with conventional chemotherapy. Nanoparticles are therapeutic carriers that can be fine tuned for specific application and for passive or active tumor targeting. RECENT FINDINGS: Although the nanoparticle field is rapidly expanding, there are to date only six nanoparticle-based drug delivery platforms and two antibody-drug conjugates that are clinically approved for cancer therapy. Here, we review the clinical data of liposomal anthracyclines, nanoparticle formulations of paclitaxel and trastuzumab emtansine. We then briefly comment on efficacy and safety issues of nanoparticles, as well as on the next-generation nanoparticles for cancer therapy. SUMMARY: The emerging development of cancer nanotechnology offers the opportunity of reinvestigating the potential of cytotoxic agents, improving tumor targeting and drug delivery, leading to better safety profile and antitumor activity. Adding specificity to nanoparticles may allow personalization of cancer therapy using chemotherapy.

Delivery system for location based information in wireless IP networks

Tämä työ esittelee uuden tarjota paikasta riippuvaa tietoa langattomien tietoverkkojen käyttäjille. Tieto välitetään jokaiselle käyttäjälle tietämättä mitään käyttäjän henkilöllisyydestä. Sovellustason protokollaksi valittiin HTTP, joka mahdollistaa tämän järjestelmän saattaa tietoa perille useimmille käyttäjille, jotka käyttävät hyvinkin erilaisia päätelaitteita. Tämä järjestelmä toimii sieppaavan www-liikenteen välityspalvelimen jatkeena. Erilaisten tietokantojen sisällä on perusteella järjestelmä päättää välitetäänkö tietoa vai ei. Järjestelmä sisältää myös yksinkertaisen ohjelmiston käyttäjien paikantamiseksi yksittäisen tukiaseman tarkkuudella. Vaikka esitetty ratkaisu tähtääkin paikkaan perustuvien mainosten tarjoamiseen, se on helposti muunnettavissa minkä tahansa tyyppisen tiedon välittämiseen käyttäjille.

Análisis de sistemas bucoadhesivos

[spa]Objetivo: El objetivo de este estudio es el diseño de un parche bucoadhesivo para la administración transbucal de clorhidrato de doxepina utilizando diferentes polímeros así como la caracterización de dichos sistemas en cuanto al análisis calorimétrico y la capacidad de hinchamiento.Materiales y métodos: Se ha utilizado clorhidrato de doxepina y diferentes polímeros, carboximetilcelulosa sódica, hidroxipropilmetilcelulosa y chitosan. La calorimetría diferencial de barrido (DSC) se ha realizado en un dispositivo Mettler FP 80 equipado con un horno FP 85 y la capacidad de hinchamiento utilizando placas de agar.Resultados: Se obtienen termogramas de los parches y las mezclas físicas donde se observan transiciones endotérmicas entre 30 y 120º C y el pico endotérmico del principio activo en las mezclas físicas binarias. La entalpía de deshidratación es similar en los polímeros de carboximetilcelulosa sódica y chitosan (281 J/g) siendo menor en la película de hidroxipropilmetilcelulosa (251 J/g), al igual que el porcentaje de hidratación donde se demuestra que los parches elaborados con hidroxipropilmetilcelulosa presenta menor tendencia a captar agua (55,91 %) frente al 67,04 % y 67,30 % de la carboximetilcelulosa sódica y chitosan, respectivamente.Conclusión: Los resultados obtenidos muestran que existe compatibilidad entre los componentes de la formulación y los datos de entalpía se correlacionan con los datos obtenidos en el ensayo de hinchamiento.[eng]The aim of this study is to design a bucoadhesive patch for the transbuccal administration of doxepin hydrochloride using different polymers as well as the characterization of these systems for calorimetric analysis and the swelling capacity. Materials and methods: Doxepin hydrochloride was used as well as various polymers; carboxymethylcellulose sodium, hydroxypropylmethyl cellulose and chitosan. Differential scanning calorimetry (DSC) was carried out using a Mettler FP 80 device equipped with a FP 85 oven and the swelling capacity using agar plates. Results: Thermograms obtained patches and physical mixtures where there are endothermic transitions between 30 and 120º C and the endothermic peak of the active principle in binary physical mixtures. Dehydration enthalpy is similar in polymers of carboxymethylcellulose sodium and chitosan (281 J/g), the film having less hydroxypropylmethylcellulose (251 J/g), the percentage of moisture shows that the patches prepared with hydroxypropylmethylcellulose have less tendency to collect water (55.91 %) compared to 67.04 % and 67.30 % with sodium carboxymethylcellulose and chitosan, respectively. Conclusion: The results show that there is compatibility between the components of the formulation and the enthalpy data correlate

Long-term persistence of immunity induced by OVA-coupled gas-filled microbubble vaccination partially protects mice against infection by OVA-expressing Listeria.

Vaccination aims at generating memory immune responses able to protect individuals against pathogenic challenges over long periods of time. Subunit vaccine formulations based on safe, but poorly immunogenic, antigenic entities must be combined with adjuvant molecules to make them efficient against infections. We have previously shown that gas-filled microbubbles (MB) are potent antigen-delivery systems. This study compares the ability of various ovalbumin-associated MB (OVA-MB) formulations to induce antigen-specific memory immune responses and evaluates long-term protection toward bacterial infections. When initially testing dendritic cells reactivity to MB constituents, palmitic acid exhibited the highest degree of activation. Subcutaneous immunization of naïve wild-type mice with the OVA-MB formulation comprising the highest palmitic acid content and devoid of PEG2000 was found to trigger the more pronounced Th1-type response, as reflected by robust IFN-γ and IL-2 production. Both T cell and antibody responses persisted for at least 6 months after immunization. At that time, systemic infection with OVA-expressing Listeria monocytgenes was performed. Partial protection of vaccinated mice was demonstrated by reduction of the bacterial load in both the spleen and liver. We conclude that antigen-bound MB exhibit promising properties as a vaccine candidate ensuring prolonged maintenance of protective immunity.

Drug loading of mesoporous silicon particles

Porous silicon (PSi) is a promising material to be utilized in drug delivery formulations. The release rate of the drug compound can be controlled by changing the pore properties and surface chemistry of PSi. The loading of a poorly soluble drug into mesoporous silicon particles enhances its dissolution in the body. The drug loading is based on adsorption. The attainable maximum loaded amount depends on the properties of the drug compound and the PSi material, and on the process conditions. The loading solvent also essentially affects the adsorption process. The loading of indomethacin into PSi particles with varying surface modification was studied. Solvent mixtures were applied in the loading, and the loaded samples were analyzed with thermal analysis methods. The best degree of loading was obtained using a mixture of dichloromethane and methanol. The drug loads varied from 7.7 w-% to 26.8 w-%. A disturbing factor in the loading experiments was the tendency of indomethacin to form solvates with the solvents applied. In addition, the physical form and stability of indomethacin loaded in PSi and silica particles were studied using Raman spectroscopy. In the case of silica, the presence of crystalline drug as well as the polymorph form can be detected, but the method proved to be not applicable for PSi particles.

The challenge of vector development in gene therapy

Gene therapy is the treatment of diseases based on the transfer of genetic information. Agents that carry or deliver DNA to target cells are called vectors (Latin vector: carrier, deliverer). Ideally, a vector should accommodate an unlimited amount of inserted DNA, lack the ability of autonomous replication of its own DNA, be easily manufactured, and be available in concentrated form. Secondly, it should have the ability to target specific cell types or to limit its gene expression to specific cell types, and to achieve sustained gene expression in the long term or in a controlled fashion. Finally, it should not be toxic or immunogenic. Such a vector does not exist and none of the DNA delivery systems so far available for in vivo gene transfer is perfect with respect to any of these points. Gene therapy and the means to promote it depend heavily on the development and improvement of new gene vector systems.

Immunological properties of gene vaccines delivered by different routes

Gene vaccines represent a new and promising approach to control infectious diseases, inducing a protective immune response in the appropriate host. Several routes and methods of genetic immunization have been shown to induce antibody production as well as T helper (Th) cell and cytotoxic T lymphocyte activation. However, few studies have compared the nature of the immune responses generated by different gene vaccination delivery systems. In the present study we reviewed some aspects of immunity induced by gene immunization and compared the immune responses produced by intramuscular (im) DNA injection to gene gun-mediated DNA transfer into the skin of BALB/c mice. Using a reporter gene coding for ß-galactosidase, we have demonstrated that im injection raised a predominantly Th1 response with mostly IgG2a anti-ßgal produced, while gene gun immunization induced a mixed Th1/Th2 profile with a balanced production of IgG2a and IgG1 subclasses. Distinct types of immune responses were generated by different methods of gene delivery. These findings have important implications for genetic vaccine design. Firstly, a combination between these two systems may create optimal conditions for the induction of a broad-based immune response. Alternatively, a particular gene vaccine delivery method might be used according to the immune response required for host protection. Here, we describe the characteristics of the immune response induced by gene vaccination and the properties of DNA involved in this process.

Effect of neoadjuvant chemotherapy on low-density lipoprotein (LDL) receptor and LDL receptor-related protein 1 (LRP-1) receptor in locally advanced breast cancer

Low-density lipoprotein (LDL) receptors are overexpressed in most neoplastic cell lines and provide a mechanism for the internalization and concentration of drug-laden nanoemulsions that bind to these receptors. The aim of the present study was to determine whether the administration of standard chemotherapeutic schemes can alter the expression of LDL and LDL receptor-related protein 1 (LRP-1) receptors in breast carcinoma. Fragments of tumoral and normal breast tissue from 16 consecutive volunteer women with breast cancer in stage II or III were obtained from biopsies before the beginning of neoadjuvant chemotherapy and after chemotherapy, from fragments excised during mastectomy. Tissues were analyzed by immunohistochemistry for both receptors. Because complete response to treatment was achieved in 4 patients, only the tumors from 12 were analyzed. Before chemotherapy, there was overexpression of LDL receptor in the tumoral tissue compared to normal breast tissue in 8 of these patients. LRP-1 receptor overexpression was observed in tumors of 4 patients. After chemotherapy, expression of both receptors decreased in the tumors of 6 patients, increased in 4 and was unchanged in 2. Nonetheless, even when chemotherapy reduced receptors expression, the expression was still above normal. The fact that chemotherapy does not impair LDL receptors expression supports the use of drug carrier systems that target neoplastic cells by the LDL receptor endocytic pathway in patients on conventional chemotherapy.

A spheroid-based 3-D culture model for pancreatic cancer drug testing, using the acid phosphatase assay

Current therapy for pancreatic cancer is multimodal, involving surgery and chemotherapy. However, development of pancreatic cancer therapies requires a thorough evaluation of drug efficacy in vitro before animal testing and subsequent clinical trials. Compared to two-dimensional culture of cell monolayer, three-dimensional (3-D) models more closely mimic native tissues, since the tumor microenvironment established in 3-D models often plays a significant role in cancer progression and cellular responses to the drugs. Accumulating evidence has highlighted the benefits of 3-D in vitro models of various cancers. In the present study, we have developed a spheroid-based, 3-D culture of pancreatic cancer cell lines MIAPaCa-2 and PANC-1 for pancreatic drug testing, using the acid phosphatase assay. Drug efficacy testing showed that spheroids had much higher drug resistance than monolayers. This model, which is characteristically reproducible and easy and offers rapid handling, is the preferred choice for filling the gap between monolayer cell cultures and in vivo models in the process of drug development and testing for pancreatic cancer.

Mise au point de nanoparticules polymères pour l'administration parentérale d'agents anticancéreux hydrophobes

Plusieurs agents anticancéreux très puissants sont caractérisés par une solubilité aqueuse limitée et une toxicité systémique importante. Cette dernière serait liée d’une part à la solubilisation des agents anticancéreux à l’aide de surfactifs de bas poids moléculaire, connus pour leur toxicité intrinsèque, et d’autre part, par le manque de spécificité tissulaire des anticancéreux. Les vecteurs colloïdaux à base de polymères permettraient de résoudre certains défis liés à la formulation d’agents anticancéreux hydrophobes. D’abord, les polymères peuvent être sélectionnés afin de répondre à des critères précis de compatibilité, de dégradation et d’affinité pour le médicament à formuler. Ensuite, le fait d’encapsuler l’agent anticancéreux dans un vecteur peut améliorer son efficacité thérapeutique en favorisant son accumulation au niveau du tissu cible, i.e. la tumeur, et ainsi limiter sa distribution au niveau des tissus sains. Des travaux antérieurs menés au sein de notre laboratoire ont mené à la mise au point de micelles à base de poly(N-vinyl-pyrrolidone)-bloc-poly(D,L-lactide) (PVP-b-PDLLA) capables de solubiliser des agents anticancéreux faiblement hydrosolubles dont le PTX. Ce dernier est commercialisé sous le nom de Taxol® et formulé à l’aide du Crémophor EL (CrEL), un surfactif de bas poids moléculaire pouvant provoquer, entre autres, des réactions d’hypersensibilité sévères. Bien que les micelles de PVP-b-PDLLA chargées de PTX aient démontré une meilleure tolérance comparée au Taxol®, leur potentiel de ciblage tumoral et leur efficacité thérapeutique étaient similaires à la forme commerciale à doses égales. Ceci était possiblement dû au fait que les micelles étaient rapidement déstabilisées et ne pouvaient retenir leur cargo suite à leur administration intraveineuse. Nous avons donc décidé de poursuivre les travaux avec un autre type de vecteur, soit des nanoparticules, qui possèdent une stabilité intrinsèque supérieure aux micelles. L’objectif principal de cette thèse de doctorat était donc de mettre au point des nanoparticules polymères pour l’administration parentérale d’agents anticancéreux faiblement solubles dans l’eau. Les nanoparticules devaient permettre d’encapsuler des agents anticancéreux hydrophobes et de les libérer de manière contrôlée sur plusieurs jours. De plus, elles devaient démontrer un temps de circulation plasmatique prolongée afin de favoriser l’accumulation passive du médicament encapsulé au niveau de la tumeur. La première partie du travail visait à employer pour la première fois le copolymère amphiphile PVP-b-PDLLA comme émulsifiant dans la préparation de nanoparticules polymères. Ainsi, une méthode de fabrication des nanoparticules par émulsion huile-dans-eau a été appliquée afin de produire des nanoparticules à base de PDLLA de taille inférieure à 250 nm. Grâce aux propriétés lyoprotectrices de la couronne de PVP présente à la surface des nanoparticules, celles-ci pouvaient retrouver leur distribution de taille initiale après lyophilisation et redispersion en milieu aqueux. Deux anticancéreux hydrophobes, soit le PTX et l’étoposide (ETO), ont été encapsulés dans les nanoparticules et libérés de ces dernières de façon contrôlée sur plusieurs jours in vitro. Une procédure de « salting-out » a été appliquée afin d’améliorer le taux d’incorporation de l’ETO initialement faible étant donnée sa solubilité aqueuse légèrement supérieure à celle du PTX. Le second volet des travaux visait à comparer le PVP comme polymère de surface des nanoparticules au PEG, le polymère le plus fréquemment employé à cette fin en vectorisation. Par le biais d’études d’adsorption de protéines, de capture par les macrophages et de biodistribution chez le rat, nous avons établi une corrélation in vitro/in vivo démontrant que le PVP n’était pas un agent de surface aussi efficace que le PEG. Ainsi, malgré la présence du PVP à la surface des nanoparticules de PDLLA, ces dernières étaient rapidement éliminées de la circulation sanguine suite à leur capture par le système des phagocytes mononucléés. Par conséquent, dans le troisième volet de cette thèse, le PEG a été retenu comme agent de surface, tandis que différents polymères biodégradables de la famille des polyesters, certains synthétiques (PDLLA et copolymères d’acide lactique/acide glycolique), d’autres de source naturelle (poly(hydroxyalkanoates)(PHAs)), ont été investiguées comme matériaux formant le cœur des nanoparticules. Il en est ressorti que les propriétés physicochimiques des polyesters avaient un impact majeur sur l’efficacité d’encapsulation du PTX et son profil de libération des nanoparticules in vitro. Contrairement aux PHAs, les polymères synthétiques ont démontré des taux d’incorporation élevés ainsi qu’une libération contrôlée de leur cargo. Des études de pharmacocinétique et de biodistribution ont démontré que les nanoparticules de PDLLA dotées d’une couronne de PEG conféraient un temps de circulation plasmatique prolongé au PTX et favorisaient son accumulation tumorale. Les nanoparticules polymères représentent donc une alternative intéressante au Taxol®.

Electrospinning and characterization of self-assembled inclusion complexies

L’électrofilage est une technique permettant de fabriquer des fibres polymériques dont le diamètre varie entre quelques nanomètres et quelques microns. Ces fibres ont donc un rapport surface/volume très élevé. Les fibres électrofilées pourraient trouver des applications dans le relargage de médicaments et le génie tissulaire, comme membranes et capteurs chimiques, ou dans les nanocomposites et dispositifs électroniques. L’électrofilage était initialement utilisé pour préparer des toiles de fibres désordonnées, mais il est maintenant possible d’aligner les fibres par l’usage de collecteurs spéciaux. Cependant, il est important de contrôler non seulement l’alignement macroscopique des fibres mais aussi leur orientation au niveau moléculaire puisque l’orientation influence les propriétés mécaniques, optiques et électriques des polymères. Les complexes moléculaires apparaissent comme une cible de choix pour produire des nanofibres fortement orientées. Dans les complexes d’inclusion d’urée, les chaînes polymères sont empilées dans des canaux unidimensionnels construits à partir d’un réseau tridimensionnel de molécules d’urée liées par des ponts hydrogène. Ainsi, les chaînes polymère sonts très allongées à l’échelle moléculaire. Des nanofibres du complexe PEO-urée ont été préparées pour la première fois par électrofilage de suspensions et de solutions. Tel qu’attendu, une orientation moléculaire inhabituellement élevée a été observée dans ces fibres. De tels complexes orientés pourraient être utilisés à la fois dans des études fondamentales et dans la préparation de matériaux hiérarchiquement structurés. La méthode d’électrofilage peut parfois aussi être utilisée pour préparer des matériaux polymériques métastables qui ne peuvent pas être préparés par des méthodes conventionnelles. Ici, l’électrofilage a été utilisé pour préparer des fibres des complexes stables (α) et "métastables" (β) entre le PEO et l’urée. La caractérisation du complexe β, qui était mal connu, révèle un rapport PEO:urée de 12:8 appartenant au système orthorhombique avec a = 1.907 nm, b = 0.862 nm et c = 0.773 nm. Les chaînes de PEO sont orientées selon l’axe de la fibre. Leur conformation est significativement affectée par les ponts hydrogène. Une structure en couches a été suggérée pour la forme β, plutôt que la structure conventionnelle en canaux adoptée par la forme α. Nos résultats indiquent que le complexe β est thermodynamiquement stable avant sa fonte et peut se transformer en forme α et en PEO liquide par un processus de fonte et recristallisation à 89 ºC. Ceci va dans le sens contraire aux observations faites avec le complexe β obtenu par trempe du complexe α fondu. En effet, le complexe β ainsi obtenu est métastable et contient des cristaux d’urée. Il peut subir une transition de phases cinétique solide-solide pour produire du complexe α dans une vaste gamme de températures. Cette transition est induite par un changement de conformation du PEO et par la formation de ponts hydrogène intermoléculaires entre l’urée et le PEO. Le diagramme de phases du système PEO-urée a été tracé sur toute la gamme de compositions, ce qui a permis d’interpréter la formation de plusieurs mélanges qui ne sont pas à l’équilibre mais qui sont été observés expérimentalement. La structure et le diagramme de phases du complexe PEO-thiourée, qui est aussi un complexe très mal connu, ont été étudiés en détail. Un rapport molaire PEO :thiourée de 3:2 a été déduit pour le complexe, et une cellule monoclinique avec a = 0.915 nm, b = 1.888 nm, c = 0.825 nm et β = 92.35º a été déterminée. Comme pour le complexe PEO-urée de forme β, une structure en couches a été suggérée pour le complexe PEO-thiourée, dans laquelle les molécules de thiourée seraient disposées en rubans intercalés entre deux couches de PEO. Cette structure en couches pourrait expliquer la température de fusion beaucoup plus faible des complexes PEO-thiourée (110 ºC) et PEO-urée de forme β (89 ºC) en comparaison aux structures en canaux du complexe PEO-urée de forme α (143 ºC).

Étude des propriétés de transport dans les hydrogels de curdlan

Les hydrogels de polysaccharide sont des biomatériaux utilisés comme matrices à libération contrôlée de médicaments et comme structures modèles pour l’étude de nombreux systèmes biologiques dont les biofilms bactériens et les mucus. Dans tous les cas, le transport de médicaments ou de nutriments à l’intérieur d’une matrice d’hydrogel joue un rôle de premier plan. Ainsi, l’étude des propriétés de transport dans les hydrogels s’avère un enjeu très important au niveau de plusieurs applications. Dans cet ouvrage, le curdlan, un polysaccharide neutre d’origine bactérienne et formé d’unités répétitives β-D-(1→3) glucose, est utilisé comme hydrogel modèle. Le curdlan a la propriété de former des thermogels de différentes conformations selon la température à laquelle une suspension aqueuse est incubée. La caractérisation in situ de la formation des hydrogels de curdlan thermoréversibles et thermo-irréversibles a tout d’abord été réalisée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) en mode réflexion totale atténuée à température variable. Les résultats ont permis d’optimiser les conditions de gélation, menant ainsi à la formation reproductible des hydrogels. Les caractérisations structurales des hydrogels hydratés, réalisées par imagerie FT-IR, par microscopie électronique à balayage en mode environnemental (eSEM) et par microscopie à force atomique (AFM), ont permis de visualiser les différentes morphologies susceptibles d’influencer la diffusion d’analytes dans les gels. Nos résultats montrent que les deux types d’hydrogels de curdlan ont des architectures distinctes à l’échelle microscopique. La combinaison de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) à gradients pulsés et de l’imagerie RMN a permis d’étudier l’autodiffusion et la diffusion mutuelle sur un même système dans des conditions expérimentales similaires. Nous avons observé que la diffusion des molécules dans les gels est ralentie par rapport à celle mesurée en solution aqueuse. Les mesures d’autodiffusion, effectuées sur une série d’analytes de diverses tailles dans les deux types d’hydrogels de curdlan, montrent que le coefficient d’autodiffusion relatif décroit en fonction de la taille de l’analyte. De plus, nos résultats suggèrent que l’équivalence entre les coefficients d’autodiffusion et de diffusion mutuelle dans les hydrogels de curdlan thermo-irréversibles est principalement due au fait que l’environnement sondé par les analytes durant une expérience d’autodiffusion est représentatif de celui exploré durant une expérience de diffusion mutuelle. Dans de telles conditions, nos résultats montrent que la RMN à gradients pulsés peut s’avérer une approche très avantageuse afin de caractériser des systèmes à libération contrôlée de médicaments. D’autres expériences de diffusion mutuelle, menées sur une macromolécule de dextran, montrent un coefficient de diffusion mutuelle inférieur au coefficient d’autodiffusion sur un même gel de curdlan. L’écart mesuré entre les deux modes de transport est attribué au volume différent de l’environnement sondé durant les deux mesures. Les coefficients d’autodiffusion et de diffusion mutuelle similaires, mesurés dans les deux types de gels de curdlan pour les différents analytes étudiés, suggèrent une influence limitée de l’architecture microscopique de ces gels sur leurs propriétés de transport. Il est conclu que les interactions affectant la diffusion des analytes étudiés dans les hydrogels de curdlan se situent à l’échelle moléculaire.

Axe et rotaxane parapluie : vers de nouveaux transporteurs transmembranaires de chlorures et de médicaments cycliques

La membrane cellulaire est principalement une bicouche phospholipidique constituant une barrière qui régule les échanges entre la cellule et son environnement. Son intérieur hydrophobe empêche le passage d’espèces hydrophiles, chargées, de grande masse moléculaire et polaires, qui sont généralement transportées par des protéines à travers la bicouche. Dans certains cas de systèmes défectueux (e.g. les canalopathies), l’équilibre des concentrations en ions à l’intérieur et à l’extérieur des cellules est perturbé et les cellules sont compromises. C’est pourquoi le développement de transporteurs transmembranaires synthétiques est nécessaire. De nombreux travaux ont été faits dans le développement de transporteurs synthétiques d’anions (particulièrement du chlorure). Dans cette thèse, nous présentons nos travaux sur un nouveau transporteur d’anion appelé axe parapluie, capable de changer de conformation dépendamment de la polarité de son environnement. Dans un premier temps, nous avons conçu le design, puis synthétisé ces axes parapluie qui montrent une importante activité en tant que transporteur de chlorures. Ces composés réunissent deux concepts : - Le parapluie, constitué d’acides biliaires amphiphiles (une face hydrophile, une face hydrophobe). La flexibilité des articulations combinée à la grande surface des acides choliques permettent d’empêcher les interactions défavorables entre les parties hydrophiles et hydrophobes, ce qui facilite l’insertion dans la bicouche. - Un site ammonium secondaire en tant que site de reconnaissance, capable de former des ponts hydrogène avec des ions chlorure. De plus, l’axe peut complexer une roue de type éther couronne pour former un pseudo-rotaxane ou rotaxane parapluie ce qui résulte en l’inhibition partielle de leurs propriétés de transport. Ceci nous mène au second objectif de cette thèse, le développement d’un nouveau moyen de transport pour les médicaments cycliques. Certains macrocycles polaires et biologiquement actifs tels que les nactines ont besoin d’atteindre leur objectif à l’intérieur de la cellule pour jouer leur rôle. La membrane cellulaire est alors un obstacle. Nous avons imaginé tirer profit de notre axe parapluie pour transporter un médicament cyclique (en tant que roue d’un rotaxane parapluie). Les assemblages des rotaxanes parapluie furent accomplis par la méthode de clipage. Le comportement de l’axe et du rotaxane parapluie fut étudié par RMN et fluorimétrie. Le mouvement du parapluie passant d’une conformation fermée à exposée dépendamment du milieu fut observé pour le rotaxane parapluie. Il en fut de même pour les interactions entre le rotaxane parapluie et des vésicules constituées de phospholipides. Finalement, la capacité du rotaxane parapluie à franchir la bicouche lipidique pour transporter la roue à l’intérieur de la vésicule fut démontrée à l’aide de liposomes contenant de la α-chymotrypsine. Cette dernière pu cliver certains liens amide de l’axe parapluie afin de relarguer la roue.

Responsive Azobenzene-Containing Polymers and Gels

The photoviscosity effect in aqueous solutions of novel poly(4-methacryloyloxyazobenzene-co-N,N-dimethyl acrylamide) (MOAB-DMA) was demonstrated. The observed significant reduction in the zero-shear viscosity upon UV-irradiation of MOAB-DMA aqueous solutions was due to the dissociation of the interchain azobenzene aggregates. Such phenomena can be advantageously used in photoswitchable fluidic devices and in protein separation. Introduction of enzymatically degradable azo cross-links into Pluronic-PAA microgels allowed for control of swelling due to degradation of the cross-links by azoreductases from the rat intestinal cecum. Dynamic changes in the cross-link density of stimuli-responsive microgels enable novel opportunities for the control of gel swelling, of importance for drug delivery and microgel sensoric applications.

Synthesis and Characterization of Magnetic Nanoparticles with High Magnetization and Good Oxidation Resistibility

Magnetic nanoparticles attract increasing attention because of their current and potential biomedical applications, such as, magnetically targeted and controlled drug delivery, magnetic hyperthermia and magnetic extraction. Increased magnetization can lead to improved performance in targeting and retention in drug delivery and a higher efficiency in biomaterials extraction. We reported an approach to synthesize iron contained magnetic nanoparticles with high magnetization and good oxidation resistibility by pyrolysis of iron pentacarbonyl (Fe(CO)[subscript 5]) in methane (CH[subscript 4]). Using the high reactivity of Fe nanoparticles, decomposition of CH[subscript 4] on the Fe nanoparticles leads to the formation of nanocrystalline iron carbides at a temperature below 260°C. Structural investigation indicated that the as-synthesized nanoparticles contained crystalline bcc Fe, iron carbides and spinel iron oxide. The Mössbauer and DSC results testified that the as-synthesized nanoparticle contained three crystalline iron carbide phases, which converted to Fe[subscript 3]C after a heat treatment. Surface analysis suggested that the as-synthesized and subsequently heated iron-iron carbide particles were coated by iron oxide, which originated from oxidization of surface Fe atoms. The heat-treated nanoparticles exhibited a magnetization of 160 emu/g, which is two times of that of currently used spinel iron oxide nanoparticles. After heating in an acidic solution with a pH value of 5 at 60°C for 20 h, the nanoparticles retained 90 percentage of the magnetization.