Note publique d'information : La perméabilité de la peau ne permet pas la diffusion passive de grandes molécules,
comme l'insuline ou encore les plasmides d'ADN, au travers de l'épiderme dans le but
d'atteindre les vaisseaux sanguins. Cela est uniquement possible pour des molécules
de plus petite taille comme la nicotine par exemple. Il existe différentes voies alternatives
(électrique, mécanique, thermique) de délivrance transdermique permettant d'éviter
l'utilisation de la seringue d'injection, qui pourraient améliorer la qualité de vie
des patients atteints de maladies comme le diabète. Ces méthodes incluent par exemple
les micro-aiguilles, l'électro-perméabilisation, et l'iontophorèse. L'électroperméabilisation
permet, via l'application d'un champ électrique, d'augmenter momentanément la perméabilité
de la peau et par conséquent de permettre le passage transdermique de molécules de
haut poids moléculaire. L'objectif de ces travaux de thèse était de concevoir et de
réaliser un patch nanocomposite à base de nanotubes de carbone permettant de stocker,
mais également de relarguer un médicament lorsque qu'il est soumis à une électrostimulation.
Pour ce faire, différents polymères ainsi que différentes techniques de mise en forme
ont été explorées et développées pour permettre de démontrer la faisabilité de notre
approche. Les études ont permis de proposer et de développer un hydrogel nanocomposite
biocompatible comportant une matrice polymère agarose et contenant de nanotubes de
carbone biparois dans le but d'améliorer les propriétés à la fois électriques et mécanique
du matériau. Nous en avons étudié les différentes caractéristiques telles que la microstructure,
la capacité de stockage et de relargage, ainsi que les propriétés électriques. Dans
le contexte général de précaution en relation avec la mise en œuvre de nanoparticules,
et sur la base de travaux antérieurs démontrant l'innocuité des nanotubes utilisés
lorsqu'ils ne sont pas en contact direct avec des cellules. Nous avons aussi démontré
qu'il n'y a pas de relargage des nanotubes dans des conditions extrêmes (sans électrostimulation)
de température en milieu sueur artificielle. L'avancée de ces travaux a permis d'effectuer
les premiers tests de délivrance transdermique ex-vivo sur peau de souris et a démontré
ainsi la faisabilité et l'intérêt d'utiliser les nanotubes de carbones biparois dans
une matrice en polymère pour la délivrance transdermique électrostimulée de molécules
de masse molaire de l'ordre de celle de l'insuline. Cette thèse en co-direction alliant
la Science des Matériaux (CIRIMAT) et la Science du Vivant (IPBS) a réuni différentes
compétences lui donnant un véritable contexte interdisciplinaire. Elle s'est intégrée
dans un projet de plus grande ampleur associant la Sociologie et le Droit (Défi Nano
CNRS), centré sur le cas du diabète. Ceci a permis de démontrer l'intérêt de développer
un tel dispositif (du point de vue des médecins et des patients), mais aussi en nous
orientant vers un dispositif médical afin d'éviter de futurs écueils juridiques en
termes d'application.
Note publique d'information : The permeability of skin does not allow the passive diffusion across epidermis to
reach blood vessels for large molecular weight molecules such as insulin or DNA plasmids.
This is possible only for small molecules such as nicotine, for example. Alternative
routes of transdermal delivery exist (thermal, electrical, mechanical) that avoid
injections and improve the quality of life of patients suffering of diseases like
diabetes. These methods known as "Transdermal Drug Delivery" (TDD) technologies, include
for example electroporation, iontophoresis and micro needles. In particular, electropermeabilisation
is known to temporarily increase the permeability of the skin, consequently allowing
transdermal passage of molecules of high molecular weight. The aim of this work was
to conceive and elaborate an innovative needle-free device for transdermal drug delivery,
made of a nanocomposite material containing carbon nanotubes to improve both electrical
and mechanical properties of the biocompatible polymer matrix. This nanocomposite
device aims at permeabilising the skin and delivering drug molecules simultaneously
when electrically stimulated. To reach this goal, we investigated different biocompatible
polymers and shaping processes, finally demonstrating the feasibility of the fabrication
of such a device. We have developed a bio-sourced and biocompatible nanocomposite
hydrogel with an agarose matrix and containing double-walled carbon nanotubes, and
characterized it in terms of microstructure, storage and release capacity, as well
as electrical properties. In the general context of precaution in relation to the
implementation of nanoparticles, and on the basis of previous work demonstrating the
safety of nanotubes used when they are not in direct contact with cells, we have also
demonstrated that there is no release of the nanotubes under extreme conditions of
temperature (without electrostimulation) in an artificial sweat medium. Finally, we
have demonstrated the feasibility of its first use as a TDD system using an ex vivo
mouse skin model. These results provide good evidence that the use of double-walled
carbon nanotubes makes possible the transdermal delivery of large molecules with a
molecular weight similar to insulin with such a nanomaterial. This thesis was in co-direction,
combining Materials Science (CIRIMAT) and Life Science (IPBS) in order to gather different
skills, giving it a real interdisciplinary context. Moreover, this work was integrated
into a larger project (CNRS, "Nano challenge"), also including Sociology and Law,
focusing on diabetes. This has demonstrated the actual demand for such a device from
both the medical doctors and the patients, but also directed our work towards a medical
device thanks from the juridical point of view.
paprika.idref.fr
data.idref.fr
Documentation
