Topography of aligned PNIPAm nanogels determines cell motility and cytoskeleton architecture

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Engenharia Clínica)

Chitosan-based nanogels for selective delivery of photosensitizers to macrophages and improved retention in and therapy of articular joints.

Macrophages play key roles in inflammatory disorders. Therefore, they are targets of treatments aiming at their local destruction in inflammation sites. However, injection of low molecular mass therapeutics, including photosensitizers, in inflamed joints results in their rapid efflux out of the joints, and poor therapeutic index. To improve selective uptake and increase retention of therapeutics in inflamed tissues, hydrophilic nanogels based on chitosan, of which surface was decorated with hyaluronate and which were loaded with one of three different anionic photosensitizers were developed. Optimal uptake of these functionalized nanogels by murine RAW 264.7 or human THP-1 macrophages as models was achieved after <4h incubation, whereas only negligible uptake by murine fibroblasts used as control cells was observed. The uptake by cells and the intracellular localization of the photosensitizers, of the fluorescein-tagged chitosan and of the rhodamine-tagged hyaluronate were confirmed by fluorescence microscopy. Photodynamic experiments revealed good cell photocytotoxicity of the photosensitizers entrapped in the nanogels. In a mouse model of rheumatoid arthritis, injection of free photosensitizers resulted in their rapid clearance from the joints, while nanogel-encapsulated photosensitizers were retained in the inflamed joints over a longer period of time. The photodynamic treatment of the inflamed joints resulted in a reduction of inflammation comparable to a standard corticoid treatment. Thus, hyaluronate-chitosan nanogels encapsulating therapeutic agents are promising materials for the targeted delivery to macrophages and long-term retention of therapeutics in leaky inflamed articular joints.

Cell Response to the Exposure to Chitosan-TPP//Alginate Nanogels.

Hydrophilic nanocarriers formed by electrostatic interaction of chitosan with oppositely charged macromolecules have a high potential as vectors in biomedical and pharmaceutical applications. However, comprehensive information about the fate of such nanomaterials in biological environment is lacking. We used chitosan from both animal and fungal sources to form well-characterized chitosan-pentasodium triphosphate (TPP)//alginate nanogels suitable for comparative studies. Upon exposure of human colon cancer cells (HT29 and CaCo2), breast cancer cells (MDA-MB-231 and MCF-7), glioblastoma cells (LN229), lung cancer cells (A549), and brain-derived endothelial cells (HCEC) to chitosan-(TPP)//alginate nanogels, cell type-, nanogel dosage-, and exposure time-dependent responses are observed. Comparing chitosan-TPP//alginate nanogels prepared from either animal or fungal source in terms of nanogel formation, cell uptake, reactive oxygen species production, and metabolic cell activity, no significant differences become obvious. The results identify fungal chitosan as an alternative to animal chitosan in particular if biomedical/pharmaceutical applications are intended.

PVP superabsorbent nanogels

Monomer free hydrogel nanoparticles (nanogels) were prepared by crosslinking preformed poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) (PVP) entrapped in the aqueous pool of hexadecyltrimethylammonium bromide reverse micelles using the Fenton reaction. The PVP nanoparticles were spherical with a dry diameter of 27 nm. The diameter of the swollen particles was ten times higher, i.e., a swelling ratio, Q, above 900, characterizing this preparation as superabsorbent. PVP nanogel swelling was dependent on bound Fe(3+) and varied with pH and ionic strength. Nanogel deswelling by salt followed the anions lyotropic series, i.e., SCN(-) < HSO(3)(-) < NO(3)(-) < I(-) < Cl(-) < CH(3)COO(-) < CF(3)SO(3)(-). The value of Q reached 6,000 in iron-free PVP nanoparticles at low pH, making this nanogel one of the most efficient swelling systems so far described.

Cell-responsive nanogels for anticancer drug delivery

One of the main goals in Nanomedicine is to create innovative drug delivery systems (DDS) capable of delivering drugs into a specific location with high efficiency. In the development of DDS, some essential properties are desired, such as biocompatibility and biodegradability. Furthermore, an ideal DDS should be able to deliver a drug in a controlled manner and minimize its side effects. These two objectives are still a challenge for researchers all around the world. Nanogels are an excellent vehicle to use in drug delivery and several other applications due to their biocompatibility. They are polymer-based networks, chemically or physically crosslinked, with at least 80-90% water in their composition. Their properties can be tuned, like the nanogel size, multifunctionality and degradability. Nanogels are capable of carrying in their interior bioactive molecules and deliver them into cells. The main objective of this project was to produce nanogels for the delivery of anticancer drugs with the ability of responding to existent stimuli inside cells (cellresponsiveness nanogels) and/or of controlled drug delivery. The nanogels were mainly based on alginate (AG), a natural biopolymer, and prepared using emulsion approaches. After their synthesis, they were used to encapsulate doxorubicin (Dox) which was chosen as a model drug. In the first part of the experimental work, disulfide-linked AG nanogels were prepared and, as expected, were redox-sensitive to a reducing environment like the intracellular medium. In the second part, AG nanogels crosslinked with both calcium ions and cationic poly(amidoamine) dendrimers were developed with improved sustained drug delivery. The prepared nanogels were characterized in terms of size, chemical composition, morphology, and drug delivery behavior (under redox/pH stimuli). The in vitro cytotoxicity of the nanogels was also tested against CAL-72 cells (an osteosarcoma cell line).

Alginate-coated chitosan nanogels differentially modulate class-A and class-B CpG-ODN targeting of dendritic cells and intracellular delivery.

UNLABELLED CpG-oligodeoxynucleotides (CpG-ODNs) interact with dendritic cells (DCs), but evidence is less clear for CpG-ODN admixed with or incorporated into vaccine delivery vehicles. We loaded alginate-coated chitosan-nanogels (Ng) with class-A or class-B CpG-ODN, and compared with the same CpG-ODNs free or admixed with empty Ng. Experiments were performed on both porcine and human blood DC subpopulations. Encapsulation of class-A CpG-ODN (loading into Ng) strongly reduced the CpG-ODN uptake and intracellular trafficking in the cytosol; this was associated with a marked deficiency in IFN-α induction. In contrast, encapsulation of class-B CpG-ODN increased its uptake and did not influence consistently intracellular trafficking into the nucleus. The choice of CpG-ODN class as adjuvant is thus critical in terms of how it will behave with nanoparticulate vaccine delivery vehicles. The latter can have distinctive modulatory influences on the CpG-ODN, which would require definition for different CpG-ODN and delivery vehicles prior to vaccine formulation. FROM THE CLINICAL EDITOR This basic science study investigates the role of class-A and class-B CpG-oligodeoxynucleotides loaded into alginate-coated chitosan nanogels, demonstrating differential effects between the two classes as related to the use of these nanoformulations as vaccine delivery vehicles.

In situ mineralization by the release of calcium and phosphate ions from nanogels

Biomimetic hydroxyapatite was synthesized by the controlled release of calcium and phosphate ions from poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) (poly(NIPAAm-co-AA)) nanogels. Mixing nanogels containing calcium chloride (CaCl2 ·2H2O) and nanogels containing sodium hydrogen phosphate (Na2HPO4·2H2O) in simulated body fluid (SBF) at physiological conditions of 37 °C and pH 7.4, biomimetic hydroxyapatite was obtained. By studying separately the loading and controlled release of the salts from the nanogels, adequate conditions were chosen to synthesize the hydroxyapatite: Calcium loaded (Ca-loaded) nanogels (1000 mg/ml; 400:3) and inorganic phosphate loaded (Pi-loaded) nanogels (90 mg/ml; 12:1) in a ratio of 2:1 were placed in SBF solution. The obtained powders characterization showed that a low crystalline and substituted hydroxyapatite similar to bone apatite was formed. Such a strategy could be used in medical and dental procedures to induce rapid inorganic mineral formation from a nanogel-containing biomaterial. © 2012 American Scientific Publishers. All rights reserved.

Novel bioactive scaffolds incorporating nanogels as potential drug eluting devices

Big advances are being achieved in the design of new implantable devices with enhanced properties. For example, synthetic porous three-dimensional structures can mimic the architecture of the tissues, and serve as templates for cell seeding. In addition, polymeric nanoparticles are able to provide a programmable and sustained local delivery of different types of biomolecules. In this study novel alternative scaffolds with controlled bioactive properties and architectures are presented. Two complementary approaches are described. Firstly, scaffolds with nanogels as active controlled release devices incorporated inside the three-dimensional structure are obtained using the thermally induced phase separation (TIPS) method. Secondly, a novel coating method using the spraying technique to load these nanometric crosslinked hydrogels on the surface of two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) biodegradable scaffolds is described. The scanning electron microscopy (SEM) images show the distribution of the nanogels on the surface of different substrates and also inside the porous structure of poly-a-hydroxy ester derivative foams. Both of them are compared in terms of manufacturability, dispersion and other processing variables.

Synthesis, characterization, and preliminary application of new biocompatible nanogels useful as anticancer drug delivery systems

253 p.

In vivo imaging of glycol chitosan-based nanogel biodistribution

The preclinical development of nanomedicines raises several challenges and requires a comprehensive characterization. Among them is the evaluation of the biodistribution following systemic administration. In previous work, the biocompatibility and in vitro targeting ability of a glycol chitosan (GC) based nanogel have been validated. In the present study, its biodistribution in the mice is assessed, using near-infrared (NIR) fluorescence imaging as a tool to track the nanogel over time, after intravenous administration. Rapid whole body biodistribution of both Cy5.5 labeled GC nanogel and free polymer is found at early times. It remains widespreadly distributed in the body at least up to 6 h postinjection and its concentration then decreases drastically after 24 h. Nanogel blood circulation half-life lies around 2 h with the free linear GC polymer presenting lower blood clearance rate. After 24 h, the blood NIR fluorescence intensity associated with both samples decreases to insignificant values. NIR imaging of the organs shows that the nanogel had a body clearance time of 48 h, because at this time point a weak signal of NIR fluorescence is observed only in the kidneys. Hereupon it can be concluded that the engineered GC nanogel has a fairly long blood circulation time, suitable for biomedical applications, namely, drug delivery, simultaneously allowing efficient and quick body clearance.

Experimental approaches in the targeting of photodynamic therapeutics

RÉSUMÉ : Chez l'homme, le manque de sélectivité des agents thérapeutiques représente souvent une limitation pour le traitement des maladies. Le ciblage de ces agents pour un tissu défini pourrait augmenter leur sélectivité et ainsi diminuer les effets secondaires en comparaison d'agents qui s'accumuleraient dans tout le corps. Cela pourrait aussi améliorer l'efficacité des traitements en permettant d'avoir une concentration localisée plus importante. Le ciblage d'agents thérapeutiques est un champ de recherche très actif. Les stratégies sont généralement basées sur les différences entre cellules normales et malades. Ces différences peuvent porter soit sur l'expression des molécules à leurs surfaces comme des récepteurs ou des transporteurs, soit sur les activités enzymatiques exprimées. Le traitement thérapeutique choisi ici est la thérapie photodynamique et est déjà utilisé pour le traitement de certains cancers. Cette thérapie repose sur l'utilisation de molécules qui réagissent à la lumière, les photosensibilisants. Elles absorbent l'énergie lumineuse et réagissent avec l'oxygène pour former des radicaux toxiques pour les cellules. Les photosensibilisants utilisés ici sont de deux natures : (i) soit ils sont tétrapyroliques (comme les porphyrines et chlorines), c'est à dire qu'ils sont directement activables par la lumière ; (ii) soit ce sont des prodrogues de photosensibilisants comme l'acide 5aminolévulinique (ALA) qui est transformé dans la cellule en protoporphyrine IX photosensibilisante. Dans le but d'augmenter la sélectivité des photosensibilisants, nous avons utilisé deux stratégies différentes : (i) le photosensibilisant est modifié par le greffage d'un agent de ciblage ; (ii) le photosensibilisant est incorporé dans des structures moléculaires de quelques centaines de nanomètres. Les sucres et l'acide folique sont des agents de ciblage largement établis et ont été utilisés ici car leurs récepteurs sont surexprimés à la surface de nombreuses cellules malades. Ainsi, des dérivés sucres ou acide folique de l'ALA ont été synthétisés et évalués in vitro sur de nombreuses lignées cellulaires cancéreuses. La stratégie utilisant l'acide folique est apparue incompatible avec l'utilisation de l'ALA puisque aucune photosensibilité n'a été induite par le composé. La stratégie utilisant les sucres a, par ailleurs, provoquée de bonnes photosensibilités mais pas d'augmentation de sélectivité. En parallèle, la combinaison entre les propriétés anticancéreuses des complexes métalliques au ruthénium avec les propriétés photosensibilisantes des porphyrines, a été évaluée. En effet, les thérapies combinées ont émergé il y a une dizaine d'années et représentent aujourd'hui de bonnes alternatives aux monothérapies classiques. Des ruthenium(I1)-arènes complexés avec la tetrapyridylporphyrine ont ainsi présenté de bonnes cytotoxicités et de bonnes phototoxicités pour des cellules de mélanomes. Des porphyrines ont aussi été compléxées avec des noyaux de diruthénium et ce type de dérivé a présenté de bonnes phototoxicités et une bonne sélectivité pour les cellules cancéreuses de l'appareil reproducteur féminin. L'incorporation de photosensibilisants tétrapyroliques a finalement été effectuée en utilisant des nanoparticules (NP) biocompatibles composées de chitosan et de hyaluronate. L'effet de ces NP a été évalué pour le traitement de la polyarthrite rhumatoïde (PR). Les NP ont d'abord été testées in vitro avec des macrophages de souris et les résultats ont mis en évidence de bonnes sélectivités et photosensibilités pour ces cellules. In vivo chez un modèle marin de la PR, l'utilisation de ces NP a révélé un plus grand temps de résidence des NP dans le genou de la souris en comparaison du temps obtenu avec le photosensibilisant seul. Le traitement par PDT a aussi démontré une bonne efficacité par ailleurs égale à celle obtenue avec les corticoïdes utilisés en clinique. Pour finir, les NP ont aussi démontré une bonne efficacité sur les myelomonocytes phagocytaires humains et sur les cellules contenues dans le liquide synovial de patients présentant une PR. Tous ces résultats suggèrent que les deux stratégies de ciblage peuvent être efficaces pour les agents thérapeutiques. Afm d'obtenir de bons résultats, il est toutefois nécessaire de réaliser une analyse minutieuse de la cible et du mode d'action de l'agent thérapeutique. Concernant les perspectives, la combinaison des deux stratégies c'est à dire incorporer des agents thérapeutiques dans des nanostructures porteuses d'agents de ciblage, représente probablement une solution très prometteuse. SUMMARY : In humans, the lack of selectivity of drugs and their high effective concentrations often represent limitations for the treatment of diseases. Targeting the therapeutical agents to a defined tissue could enhance their selectivity and then diminish their side effects when compared to drugs that accumulate in the entire body and could also improve treatment efûciency by allowing a localized high concentration of the agents. Targeting therapeutics to defined cells in human pathologies is a main challenge and a very active field of research. Strategies are generally based on the different behaviors and patterns of expression of diseased cells compared to normal cells such as receptors, proteases or trans-membrane carriers. The therapeutic treatment chosen here is the photodynamic therapy and is already used in the treatment of many cancers. This therapy relies on the administration of a photosensitizer (PS) which will under light, react with oxygen and induce formation of reactive oxygen species which are toxic for cells. The PSs used here are either tetrapyrolic (i. e. porphyries and chlorins) or prodrugs of PS (5-aminolevulinic acid precursor of the endogenous protoporphyrin Imo. In order to improve PS internalization and selectivity, we have used two different strategies: the modification of the PSs with diseased cell-targeting agents as well as their encapsulation into nanostructures. Sugars and folic acid are well established as targeting entities for diseased cells and were used here since their transporters are overexpressed on the surface of many cancer cells. Therefore sugar- and folic acid-derivatives of 5-aminolevulinic acid (ALA) were synthesized and evaluated in vitro in several cancer cell lines. The folic acid strategy appeared to be incompatible with ALA since no photosensitivity was induced while the strategy with sugars induced good photosensitivites but no increase of selectivity. Alternatively, the feasibility of combining the antineoplastic properties of ruthenium complexes with the porphyrin's photosensitizing properties, was evaluated since combined therapies have emerged as good alternatives to classical treatments. Tetrapyridylporphyrins complexed to ruthenium (I17 arenes presented good cytotoxicities and good phototoxicities toward melanoma cells. Porphyries were also complexed to diruthenium cores and this type of compound presented good phototoxicities and good selectivity for female reproductive cancer cells. The encapsulation of tetrapyrolic PSs was finally investigated using biocompatible nanogels composed of chitosan and hyaluronate. The behavior of these nanoparticles was evaluated for the treatment of rheumatoid arthritis (RA). They were first tested in vitro in mouse macrophages and results revealed good selectivities and phototoxicities toward these cells. In vivo in mice model of RA, the use of such nanoparticles instead of free PS showed longer time of residence in mice knees. Photodynamic protocols also demonstrated good efficiency of the treatment comparable to the corticoid injection used in the clinic. Finally our system was also efficient in human cells using phagocytic myelomonocytes or using cells of synovial fluids taken from patients with RA. Altogether, these results revealed that both strategies of modification or encapsulation of drugs can be successful in the targeting of diseased cells. However, a careful analysis of the target and of the mode of action of the drug, are needed in order to obtain good results. Looking ahead to the future, the combination of the two strategies (i.e. drugs loaded into nanostructures bearing the targeting agents) would represent probably the best solution.

Preparação e caracterização de nanocompósitos de Fe@SiO2, Fe@Fe3O4 e Fe3O4@PNIPAM

Pós-graduação em Química - IQ

Saccharide based nanocapsules - From monomer building blocks to improved capsules properties

In dieser Arbeit wurde der vielfältige Nutzen von Kohlenhydraten in Nanokapsel Systemen untersucht. Drei verschiedene Nanokapsel-Typen wurden durch Reaktion an der Grenzfläche von inversen Miniemulsionen hergestellt. Es wurde gezeigt, dass die Kohlenhydrate nach Modifizierung als Monomer an der Kapselbildung teilnehmen können, oder zur Erhöhung der Sensitivität eines verkapselten Kontrastmittels beitragen können. Im Folgenden werden die Ergebnisse der einzelnen Projekte zusammengefasst. Eine neuartige Grenzflächen-Synthese zur Herstellung von Nanokapseln wurde entwickelt und untersucht. Bei der Reaktion handelt es sich um eine Ruthenium katalysierte Olefin-Kreuzmetathese, welche für die Reaktion an der Grenzfläche angepasst wurde. Als wasserlösliches Macromonomer wurde Dextranacrylat synthetisiert. Der Reaktionspartner war ein öl-löslichen Phosphoester (Phenyldi(undec-10-en-1-yl)phosphat). Anhand von NMR-Spektren wurde gezeigt, dass die Kapselbildung auf Olefin Kreuzmetathese beruht. Im Vergleich zu konventionellen Estern haben Phosphorester eine weitere Möglichkeit zur chemischen Funktionalisierung. Dies wurde exemplarisch durch die Verwendung von fluoreszenzmarkierten Phosphoestern gezeigt. Die Markierung wurde verwendet, um die pH-induzierte Abbaubarkeit der Nanokapseln mittels Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie zu beobachten. Ziel des zweiten Projekts war es, Nanostrukturen zu entwickeln, um Infektionen mit Antibiotika-resistenten Bakterien lokal zu behandeln. Dazu wurden mit Dextranmethacrylat vernetzte Poly(acrylamid) basierte Nanogele synthetisiert und Zinknitrat zugesetzt. Die Synthese der Nanogele wurde erweitert, um durch Vernetzung freier Alkoholgruppen mit Toluoldiisocyanat eine Kapselschale zu erhalten. Die Schalenbildung spiegelte sich in einer geringeren Quellbarkeit der Gel- Schale-Hybride wieder. Die erhaltenen Gel-Schale-Hybride waren in der Lage das Wachstum von zwei Methicillin-resistenten Bakterienstämmen (S. aureus) zu unterdrücken und verzögern. Die synthetisierten Hybridstrukturen könnten in der Beschichtung von Wundauflagen Verwendung finden, um bakterielle Infektionen lokal und direkt nach Ausbruch zu behandeln. Ziel des dritten Projektes war es, die wichtigen Parameter in der Herstellung von Nanokapseln mit hoher Kontrastmittel Sensitivität zu identifizieren. Relaxivität/Signalsensitivität des Kontrastmittels ist von großer Bedeutung für die Bildgebung mittels MRI, dies kann durch die Begrenzung der Mobilität des Kontrastmittels erreicht werden. Aufgrund seiner hohen Komplexstabilität und seiner klinischen Bedeutung wurde das Kontrastmittel Gadobutrol für die Verkapselung verwendet. Das Kontrastmittel wurde in Polyharnstoff-Kapseln eingeschlossen, die durch einen inversen Miniemulsion-Prozess hergestellt wurden. Um die Viskosität im Inneren der Nanokapsel zu erhöhen, wurden zusätzlich Saccharose, Dextran und Polyacrylsäure verkapselt. In Gegenwart von Saccharose konnte die Relaxivität verdoppelt werden. Dies gründet sich vermutlich auf einem Second-sphere Effekt der Saccharose, einer auf Wasserstoffbrückenbindungen beruhende Interaktion von Kontrastmittel und Saccharose.

Vaccination of mice with chitosan nanogel-associated recombinant NcPDI against challenge infection with Neospora caninum tachyzoites

The effects of nanogel encapsulation of recombinant NcPDI (recNcPDI) following vaccination of mice by intranasal or intraperitoneal routes and challenge infection with Neospora caninum tachyzoites were investigated. Nanogels were chitosan based, with an alginate or alginate-mannose surface. None of the mice receiving recNcPDI intraperitoneal (i.p.) (without nanogels) survived, whereas intranasal (i.n.) application protected 9 of 10 mice from disease. Association of recNcPDI with nanogels improved survival of i.p. vaccinated mice, but nanogels without recNcPDI gave similar protection levels. When nanogels were inoculated via the i.n. route, 80% of the mice were protected. Association of recNcPDI with the alginate-coated nanogels protected all mice against disease. Quantification of the cerebral parasite burden showed a significant reduction of parasite numbers in most experimental groups vaccinated i.n., except those vaccinated with alginate-mannose nanogels with or without recNcPDI. For i.p. vaccinated groups, no significant differences in cerebral infection densities were measured, but there was a reduction in the groups vaccinated with recNcPDI associated with both types of nanogels. Analysis of the immune responses of infected mice indicated that association of recNcPDI with nanogels altered the patterns of cytokine mRNA expression profiles, but had no major impact on the antibody subtype responses. Nevertheless, this did not necessarily relate to the protection.

Développement d’une lentille cornéenne médicamentée

L’utilisation de lentilles cornéennes peut servir à améliorer le profil d’administration d’un principe actif dans les yeux. Avec une efficacité d’administration de 5% par l’utilisation de gouttes, on comprend rapidement que l’administration oculaire doit être améliorée. Cette faible administration a donné naissance à plusieurs tentatives visant à fabriquer des lentilles cornéennes médicamentées. Cependant, à cause de multiples raisons, aucune de ces tentatives n’a actuellement été mise sur le marché. Nous proposons dans cette étude, une possible amélioration des systèmes établis par le développement d’une lentille cornéenne à base de 2-(hydroxyéthyle)méthacrylate (HEMA), dans laquelle des microgels, à base de poly N-isopropylacrylamide (pNIPAM) thermosensible encapsulant un principe actif, seront incorporé. Nous avons donc débuté par développer une méthode analytique sensible par HPCL-MS/MS capable de quantifier plusieurs molécules à la fois. La méthode résultante a été validée selon les différents critères de la FDA et l’ICH en démontrant des limites de quantifications et de détections suffisamment basses, autant dans des fluides simulés que dans les tissus d’yeux de lapins. La méthode a été validée pour sept médicaments ophtalmiques : Pilocarpine, lidocaïne, proparacaïne, atropine, acétonide de triamcinolone, timolol et prednisolone. Nous avons ensuite fait la synthèse des microgels chargés négativement à base de NIPAM et d’acide méthacrylique (MAA). Nous avons encapsulé une molécule modèle dans des particules ayant une taille entre 200 et 600 nm dépendant de la composition ainsi qu’un potentiel zêta variant en fonction de la température. L’encapsulation de la rhodamine 6G (R6G) dans les microgels a été possible jusqu’à un chargement (DL%) de 38%. L’utilisation des isothermes de Langmuir a permis de montrer que l’encapsulation était principalement le résultat d’interactions électrostatiques entre les MAA et la R6G. Des cinétiques de libérations ont été effectuées à partir d’hydrogels d’acrylamide chargés en microgels encapsulant la R6G. Il a été trouvé que la libération des hydrogels chargés en microgels s’effectuait majoritairement selon l’affinité au microgel et sur une période d’environ 4-24 heures. La libération à partir de ces systèmes a été comparée à des formules d’hydrogels contenant des liposomes ou des nanogels de chitosan. Ces trois derniers (liposomes, microgels et nanogels) ont présenté des résultats prometteurs pour différentes applications avec différents profils de libérations. Enfin, nous avons transposé le modèle développé avec les gels d’acrylamide pour fabriquer des lentilles de contact de 260 à 340 µm d’épaisseur à base de pHEMA contenant les microgels avec une molécule encapsulée devant être administrée dans les yeux. Nous avons modifié la composition de l’hydrogel en incorporant un polymère linéaire, la polyvinylpyrrolidone (PVP). L’obtention d’hydrogels partiellement interpénétrés améliore la rétention d’eau dans les lentilles cornéennes. L’encapsulation dans les microgels chargés négativement a donné de meilleurs rendements avec la lidocaïne et cette dernière a été libérée de la lentille de pHEMA en totalité en approximativement 2 heures qu’elle soit ou non encapsulée dans des microgels. Ainsi dans cette étude pilote, l’impact des microgels n’a pas pu être déterminé et, de ce fait, nécessitera des études approfondies sur la structure et les propriétés de la lentille qui a été développée. En utilisant des modèles de libération plus représentatifs de la physiologie de l’œil, nous pourrions conclure avec plus de certitude concernant l’efficacité d’un tel système d’administration et s’il est possible de l’optimiser.