FR3045408A1 - Assemblages de nanoparticules hydrophobes en milieu aqueux - Google Patents
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Abstract
La présente invention se situe dans le domaine des nanomatériaux. Plus particulièrement, la présente invention concerne de nouveaux nano-objets, les hybridosomes, constitués d'un cœur aqueux et d'une coque hybride organique-inorganique. Celle-ci comprend à la fois des nanoparticules inorganiques et des chaînes de polymère. La présente invention concerne également un procédé de préparation de ces hybridosomes et leurs utilisations.
Description
ASSEMBLAGES DE NANOPARTICULES HYDROPHOBES EN MILIEU
AQUEUX
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention se situe dans le domaine des nanomatériaux. Plus particulièrement, la présente invention concerne de nouveaux nano-objets, appelés hybridosomes, constitués d’un cœur aqueux et d’une coque hybride organique-inorganique. Celle-ci comprend à la fois des nanoparticules inorganiques et des chaînes polymère. La présente invention concerne également un procédé de préparation de ces hybridosomes, et l’utilisation de ces nano-objets dans différents domaines tels que celui de l’imagerie, de l’optique, de la plasmonique ou encore dans le domaine biomédical.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Les nano-objets trouvent leurs applications dans des champs très variés incluant les peintures, l’optique, l’optoélectronique ou encore les applications biomédicales telles que l’imagerie médicale.
Parmi la diversité des matériaux existants, les nano-objets hybrides de type « nanoparticules inorganiques/polymère organique » sont capables de combiner leurs propriétés individuelles et de fournir de nouveaux matériaux avec des propriétés uniques. Ces matériaux font donc l’objet d’une recherche accrue.
Jusqu’à présent, les assemblages de nano-objets hybrides ont été obtenus selon trois principales stratégies.
La première, la synthèse in situ, fait appel à des architectures polymères, linéaires ou hyperbranchés (Keilitz et al, Chem. Mater., 2008, 20, pp 2005-2007 ; Corr et al, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, pp 4214-4215). Celles-ci permettent de promouvoir la nucléation de la particule tout en évitant la formation d’agrégats non contrôlés. Cependant, la synthèse in situ conduit généralement à un contrôle relativement pauvre de la morphologie des nanoparticules et/ou de leurs assemblages. Par conséquent, il est préférable, lorsque des nanoparticules de haute qualité sont attendues, de dissocier la synthèse de leur assemblage.
La seconde stratégie concerne l’encapsulation de nanoparticules préformées à l’intérieur de cœurs de surfactants ou de micelles de copolymères amphiphiles (Rahme et al, ChemPhysChem, 2008, 9, pp 2230-2236 ; Hicket, RJ. et al, J. Am. Chem. Soc., 133, pp 1517-1525). Cette technique offre un contrôle plus efficace de la morphologie des assemblages mais résulte en général, en la formation de petits agrégats (i.e. à une quantité de nanoparticules faible dans ces assemblages).
La dernière stratégie consiste à réaliser un co-assemblage simultané de polymères et de nanoparticules. Dans le cas de la nano-précipitation, une quantité d’un « mauvais » solvant est ajoutée à une solution de polymère ce qui conduit à la formation d’agrégats. Par exemple, Casterou et al. (Chem. Eur. J. 2015, 21, 1-8) ont réalisé des nano-objets comprenant un cœur de particules magnétiques et une écorce de polymères hydrophiles à partir d’un mélange eau-tétrahydrofurane (THF) par « effet solvophobe ». Son principe consiste dans un premier temps, à solubiliser les nanoparticules magnétiques en « bon » solvant (i.e. dans un solvant dans lequel les nanoparticules sont dispersées) tel que le THF. Puis une petite quantité d’un « mauvais » solvant (tel que l’eau) est ajoutée de manière à déstabiliser les nanoparticules et à provoquer leur agrégation. La dernière étape vise à stabiliser les agrégats de nanoparticules par l’ajout de chaînes polymère. Cependant, la nano-précipitation de nanoparticules, notamment par effet solvophobe, ne permet pas d’obtenir des nano-objets ayant une distribution de taille homogène, ce qui limite leurs applications. De plus, cette stratégie ne vise pas particulièrement à obtenir une structure de type capsule - coquille. Ainsi, il n’est pas envisageable par cette technique d’obtenir des nano-objets ayant un cœur ; a fortiori un cœur liquide.
Une autre technique, l’émulsion, qui met enjeu une dispersion d’une huile dans de l’eau (ou vice versa) dans laquelle l’huile et l’eau ne sont pas miscibles, permet d’obtenir des nano-objets avec un cœur liquide. Cependant, les objets obtenus ont généralement une taille supérieure au micron et il est nécessaire de stabiliser la formation de ces objets tout au long du procédé par l’emploi de surfactants.
Par conséquent, les techniques connues à ce jour ne permettent pas de fabriquer des objets submicroniques à base de nanoparticules ayant une structure cœur-coquille, par un procédé facile à mettre en œuvre. En particulier, il n’existe pas à la connaissance de la Demanderesse un procédé permettant de fournir des nano-objets stables sans surfactant, ayant un cœur aqueux. Or, ces objets pourraient présenter de nombreux avantages, particulièrement dans le domaine biomédical (absence de solvant organique toxique résiduel, possibilité d’accéder à un choix plus large de nanoparticules, etc..).
Dans ce contexte, il existe toujours un besoin de fournir de nouvelles voies de synthèse pour produire des nano-objets hybrides versatiles présentant une bonne homogénéité de structure.
De manière surprenante, la Demanderesse est parvenu à élaborer un nouveau procédé pour la préparation de nano-objets hybrides. En particulier, la Demanderesse a montré qu’il est possible, à partir d’un mélange d’eau et d’un solvant miscible dans l’eau, de former à un stade précoce des gouttes stables de ce solvant dans l’eau ; et cela, en l’absence de surfactants.
La Demanderesse a également montré que ces gouttes de solvant organique dispersées dans la phase aqueuse, peuvent être utilisées comme « template » pour auto-associer à leur surface, des nanoparticules inorganiques et des chaînes polymère. Une simple élimination du solvant permet d’obtenir des nano-objets dispersés en milieu aqueux, ces nano-objets étant constitués d’une coquille et d’un cœur aqueux.
Le procédé de l’invention présente l’avantage d’être facile à mettre en œuvre. De plus, l’utilisation des gouttes de solvant organique comme « template », permet d’obtenir des nano-objets uniques par leur structure et présentant une distribution de taille homogène.
Contre toute attente, le procédé de l’invention permet en outre d’auto-associer des composés hydrophobes en milieu majoritairement aqueux, et cela sans que ces objets ne précipitent macroscopiquement. Ainsi, les nano-objets de l’invention présentent des capacités d’utilisation très larges allant de l’encapsulation de composés, notamment hydrophobes, à l’utilisation des propriétés spécifiques de ces objets. RÉSUMÉ L’invention concerne donc un procédé de préparation de nano-objets constitués d’une coque et d’un cœur aqueux, appelés hybridosomes, comprenant au moins : (i) une étape de formation de gouttes sphériques stables d’un solvant organique dans de l’eau en l’absence de surfactants; ledit solvant organique et l’eau étant miscibles ; (ii) une étape d’auto-assemblage de nanoparticules inorganiques hydrophobes à la surface des gouttes sphériques de la solution définie en (i) ; (iii) une étape d’addition de chaînes de polymère à la surface des gouttes sphériques obtenues en (ii) ; (iv) une étape d’élimination du solvant organique.
Selon un mode de réalisation, les étapes (i) et (ii) sont réalisées simultanément ou concomitamment. Selon un mode de réalisation, les étapes (i) et (ii) sont réalisées successivement.
Selon un mode de réalisation, la solution aqueuse comprend de plus de 0% à 30% vol. d’un solvant organique; de préférence, la solution aqueuse comprend 20% vol. d’un solvant organique.
Selon un mode de réalisation, le solvant organique est le tétrahydrofurane (THF).
Selon un mode de réalisation, l’élimination du solvant organique est menée par évaporation. L’invention concerne également un nouveau nano-objet, appelé hybridosome, ayant: (a) un cœur aqueux dont le volume est de 500 000 à 40 000 000 nm3, (b) et une coque hybride comprenant : - des nanoparticules inorganiques hydrophobes, fonctionnalisées ou non; de préférence, des nanoparticules magnétiques ; et - des chaînes de polymère organique; ledit hybridosome ayant un diamètre moyen compris dans une gamme allant de 50 nm à 400 nm.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des nanoparticules métalliques. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des nanoparticules magnétiques.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques hydrophobes sont choisies parmi des nanoparticules d’oxydes de fer, des nanoparticules d’or, des « quantum dots » ou leurs combinaisons.
Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère organique sont choisies parmi des chaînes de polymère hydrophiles et biocompatibles.
Selon un mode de réticulation, les chaînes de polymère organique ne sont pas réticulées.
Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère organique sont choisies parmi le poly(acide acrylique), la poly(vinylpyrrolidone) ou le poly(éthylèneglycol)-co-poly(acide acrylique).
Selon un mode de réalisation, les hybridosomes de la présente invention sont utiles dans le domaine de l’imagerie et/ou dans le domaine biomédical.
Selon un mode de réalisation, les hybridosomes de la présente invention sont utiles comme agents de contraste.
DÉFINITIONS
Dans la présente invention, les termes ci-dessous sont définis de la manière suivante : « Alkyle »: concerne une chaîne hydrocarbonée linéaire ou ramifiée optionnellement substituée, comportant de 1 à 20 atomes de carbone ; préférentiellement le terme alkyle inclut méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, n-butyle, .vec-butyle, isobutyle, tert-butyle, pentyle, hexyle, heptyle, octyle, nonyle, décyle, undécyle, dodécyle. « Coque hybride »: se réfère à un assemblage sphérique stable de type coquille comprenant au moins un assemblage de composés inorganiques et au moins un composé organique. Au sens de la présente invention, le composé inorganique concerne un assemblage de nanoparticules inorganiques; de préférence, des nanoparticules magnétiques ; de préférence, des nanoparticules métalliques, et le composé organique se réfère à une ou plusieurs chaînes de polymère ayant une interaction physique ou chimique avec l’assemblage de nanoparticules inorganiques. « Environ »: placé devant un nombre, signifie plus ou moins 10 % de la valeur nominale de ce nombre. « Hybridosome » concerne un nano-objet comprenant au moins une coque hybride et un cœur aqueux. « Nano-objets » concerne des assemblages de nanoparticules. Au sens de la présente invention, les nano-objets sont des assemblages sphériques stables de nanoparticules inorganiques. Ces nano-objets ont un diamètre moyen compris dans une gamme allant de 50 nm à 400 nm ; de préférence, de 80 nm à 250 nm ; plus préférentiellement, environ égal à 105 nm. « Nanoparticule »: concerne une particule ayant des dimensions inférieures à 50 nm ; de préférence, inférieures à 20 nm. Dans le cas d’une nanoparticule sphérique, le diamètre moyen est inférieur à 50 nm ; de préférence, inférieur à 20 nm ; plus préférentiellement, environ égal à 5 nm. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Procédé
La présente invention concerne un procédé de préparation de nouveaux nano-objets constitués d’une coque et d’un cœur aqueux, appelés les hybridosomes, comprenant au moins : (i) une étape de formation de gouttes sphériques stables d’un solvant organique dans de l’eau en l’absence de surfactants; ledit solvant organique et l’eau étant miscibles ; (ii) une étape d’auto-assemblage de nanoparticules inorganiques hydrophobes à la surface des gouttes sphériques de la solution définie en (i) ; (iii) une étape d’addition de chaînes de polymère à la surface des gouttes sphériques obtenues en (ii) ; (iv) une étape d’élimination du solvant organique.
Selon un mode de réalisation, le procédé de l’invention n’est pas un procédé d’émulsion. Selon un mode de réalisation, le procédé de l’invention n’est pas un procédé de nano précipitation.
Selon un mode de réalisation, les étapes (i) et (ii) sont réalisées simultanément ou concomitamment. Selon un mode de réalisation, les étapes (i) et (ii) sont réalisées successivement.
Etaye (i)
Dans un mode de réalisation, le solvant organique est choisi parmi le tétrahydrofurane (THF) ; les alcools tels que méthanol, éthanol, propanol, butanol, tertbutanol, pentanol, l’isopropanol ; l’acétone ; le diméthylsulfoxyde (DMSO), le diméthylformamide (DMF), l’acétonitrile ; le dioxane tel que 1,2-dioxane, 1,3-dioxane ou 1,4-dioxane ou la morpholine. Selon un mode de réalisation, le solvant organique miscible avec l’eau est le THF.
Selon un mode de réalisation, la solution aqueuse comprend de plus de 0% à 30% vol. d’un solvant organique miscible avec l’eau par rapport au volume total du mélange; de préférence, de 5% à 25% vol. d’un solvant organique miscible avec l’eau ; plus préférentiellement, la solution aqueuse comprend environ 20% vol. d’un solvant organique miscible avec l’eau.
Selon un mode de réalisation, les gouttes sphériques formées à l’étape (i) ne résultent pas d’une émulsion. Selon un mode de réalisation, les gouttes sphériques formées à l’étape (i) sont stables dans le mélange. Au sens de la présente invention, on entend par « gouttes sphériques stables » des gouttes de solvant organique qui ne coalescent pas, et ce même en l’absence de surfactants ou d’autres additifs.
Selon un mode de réalisation, les gouttes sphériques formées à l’étape (i) comprennent un composé d’intérêt choisi parmi un fluorophore ou un agent pharmaceutiquement actif; de préférence, un composé d’intérêt hydrophobe. Selon un mode de réalisation, les gouttes sphériques formées à l’étape (i) comprennent le bodipy (ou bore-dipyrométhene) ou l’un de ses dérivés. Selon un mode de réalisation, les gouttes sphériques formées à l’étape (i) comprennent la doxorubicine.
Selon un mode de réalisation, les gouttes sphériques formées à l’étape (i) ont un diamètre hydrodynamique moyen, mesuré par diffusion dynamique de la lumière (DDL), compris dans une gamme allant de 50 nm à 400 nm ; de préférence, de 80 nm à 250 nm. Selon un mode de réalisation, les gouttes sphériques formées à l’étape (i) ont un diamètre hydrodynamique moyen (Dh) environ égal à 105 nm. Selon un mode de réalisation, les gouttes sphériques formées à l’étape (i) ont un diamètre hydrodynamique moyen (Dh) environ égal à 140 nm.
Selon un mode de réalisation, l’étape (i) est menée à une température comprise dans une gamme allant de plus de 0°C à 40°C ; de préférence, de 15°C à 30°C ; plus préférentiellement, l’étape (i) est menée à une température environ égale à 25°C. Selon un mode de réalisation, l’étape (i) est menée à température ambiante.
Selon un mode de réalisation, l’étape (i) est menée à une pression atmosphérique ambiante. Selon un mode de réalisation, l’étape (i) est menée à une pression atmosphérique environ égale à 1 bar.
Etape (ii)
Selon un mode de réalisation, l’étape (ii) est menée à une température comprise dans une gamme allant de plus de 0°C à 40°C ; de préférence, de 15°C à 30°C ; plus préférentiellement, l’étape (ii) est menée à une température environ égale à 25°C. Selon un mode de réalisation, l’étape (ii) est menée à température ambiante.
Selon un mode de réalisation, l’étape (ii) est menée à une pression atmosphérique ambiante. Selon un mode de réalisation, l’étape (ii) est menée à une pression atmosphérique environ égale à 1 bar.
Nanoparticules inorganiques
Dans un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) sont choisies parmi les nanoparticules métalliques, les nanoparticules fluorescentes telles que les « quantum dots », les clusters de terres rares, les oxydes métalliques, les oxydes de métaux de transition, les particules de carbone telles que les « carbon dots » (Li et al., J. Mater. Chem., 2012, 22, 24230), les oxydes de graphène, les fullerènes, le graphène ou leurs dérivés, et leurs combinaisons; de préférence, l’or, le manganèse, le gadolinium, les « quantum dots », les oxydes de fer, les oxydes de tungstène, les oxydes de titane, les oxydes de zinc, les oxydes de cérium et leurs combinaisons.
Dans la présente invention, on entend par « quantum dots » des nanoparticules colloïdales semi-conductrices ayant une structure cristalline et des propriétés de fluorescence (Bera et al., Material, 2010, 3, pp 2260-2345).
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) sont des particules d’oxyde de fer choisies parmi y-FeiO,. Fe304, CoFe204, MnFe204, CuFe204, NiFe204. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) sont des particules de maghémite y-FcîO,. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) sont des particules de magnétite Fe304. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des nanoparticules superparamagnétiques. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des nanoparticules paramagnétiques. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des nanoparticules d’or. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des « quantum dots ».
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) sont synthétisées par les techniques connues de l’Homme du métier incluant 1) des méthodes physiques telles que les méthodes d’aérosol ou de plasma ; 2) des méthodes chimiques à partir de précurseurs inorganiques incluant la co-précipitation, la méthode sol-gel, la microémulsion, des méthodes solvothermales ou des méthodes organométalliques ; ou encore 3) des méthodes biologiques.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) sont de source commerciale.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) sont obtenues par des méthodes solvothermales.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) sont fonctionnalisées par des chaînes alkyles pouvant être optionnellement fonctionnalisées par des fonctions thiols, des amines, des phosphates, acides phosphoniques, acides carboxyliques; de préférence, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) sont recouvertes de dodécanethiol ou d’octylamine. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) ne sont pas fonctionnalisées par de la silice. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) ne sont pas recouvertes par de la silice. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) sont recouvertes par de la silice. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) sont recouvertes par de la silice fonctionnalisée par des ligands hydrophobes.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) sont fonctionnalisées par des chaînes de polymère comprenant des chaînes alkyles pendantes.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) ont un diamètre moyen inférieur à 50 nm ; de préférence, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) ont un diamètre moyen inférieur à 20 nm ; plus préférentiellement, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) ont un diamètre moyen environ égal à 5 nm.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) ont une forme sphérique. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules ne sont pas sous la forme de nanotubes ou de bâtonnets. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) ne sont pas agrégées. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques de l’étape (ii) ont une forme cubique, parallélépipédique, en étoile ou sont sous forme de nano-tubes ou de bâtonnets.
Selon un mode de réalisation, lors de Γ auto-assemblage des nanoparticules inorganiques de l’étape (ii), les nanoparticules inorganiques recouvrent partiellement ou totalement la surface des gouttes sphériques obtenues à l’étape (i). Selon un mode de réalisation, lors de l’auto-assemblage des nanoparticules inorganiques de l’étape (ii), les nanoparticules inorganiques recouvrent partiellement la surface des gouttes sphériques obtenues à l’étape (i). Selon un mode de réalisation, lors de l’auto-assemblage des nanoparticules inorganiques de l’étape (ii), les nanoparticules inorganiques recouvrent totalement la surface des gouttes sphériques obtenues à l’étape (i). Selon un mode de réalisation, lors de l’auto-assemblage des nanoparticules inorganiques de l’étape (ii), les nanoparticules inorganiques recouvrent de manière homogène la surface des gouttes sphériques obtenues à l’étape (i).
Avantageusement, le procédé de la présente invention permet d’auto-assembler des nanoparticules inorganiques par adsorption forte à la surface des gouttes sphériques obtenues à l’étape (i).
Selon un mode de réalisation, la concentration molaire en atomes métalliques introduites dans le milieu lors de l’étape (ii) est inférieure à 1,5 mmol/L ; de préférence, de 0,35 à 1 mmol/L ; plus préférentiellement, la quantité d’atomes métalliques introduites dans le milieu lors de l’étape (ii) est environ égale à 0,47 mmol/L. Selon un mode de réalisation, la concentration molaire en atomes de fer introduite dans le milieu lors de l’étape (ii) est inférieure à 1,5 mmol/L; de préférence, de 0,35 à 1 mmol/L ; plus préférentiellement, la concentration molaire en atomes de fer introduite dans le milieu lors de l’étape (ii) est environ égale à 0,47 mmol/L.
Etaye (iii)
Selon un mode de réalisation, l’étape (iii) est menée à une température comprise dans une gamme allant de plus de 0°C à 40°C ; de préférence, de 15°C à 30°C ; plus préférentiellement, l’étape (iii) est menée à une température environ égale à 25°C. Selon un mode de réalisation, l’étape (iii) est menée à température ambiante.
Selon un mode de réalisation, l’étape (iii) est menée à une pression atmosphérique ambiante. Selon un mode de réalisation, l’étape (iii) est menée à une pression atmosphérique environ égale à 1 bar.
Chaînes de polymère
Dans un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont choisies parmi les homopolymères ou les copolymères de polymères hydrophiles. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont choisies parmi les homopolymères ou les copolymères de polymères biocompatibles. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes de poly(acide acrylique), PAA ou leurs dérivés. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes de polyphosphonates ou leurs dérivés. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes de polyamines ou leurs dérivés. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes de poly(vinylpyrolidone), PVP ou leurs dérivés. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes polyoléfines. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes de poly(éthylène-glycol), PEG ou leurs dérivés. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des copolymères de poly(éthylène-glycol) et de poly(acide acrylique) ; également noté poly(éthylène-glycol)-co- poly(acide acrylique), (PEG-PAA). Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des poly(acides aminés) ou des polypeptides, ou leurs dérivés; de préférence, des homopolymères ou copolymères de poly(lysine) ou de poly(cystéine). Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des poly(siloxanes) ou leurs dérivés. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des poly(styrène) ou leurs dérivés ; de préférence, des acides polystyrène sulfonique. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des poly(alcool vinylique). Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des macromolécules biologiques ; de préférence, des polysaccharides ou des protéines. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des brins d’acide désoxyribonucléique (ADN). Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes de collagène. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes de polymère conducteur ; de préférence, des chaînes de polythiophènes ou des chaînes de poly(3,4-éthylènedioxythiophène)-co-polystyrène sulfonate (PEDOT-PSS), et leurs dérivés.
Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère ont des structures monobloc, diblocs ou triblocs.
Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes linéaires ou des chaînes ramifiées. On entend par « chaînes ramifiées », toute chaîne de polymère linéaire présentant au moins un point de ramification sur lequel est fixée une chaîne latérale pendante. Contrairement aux chaînes réticulées, les chaînes de polymère ramifiées ne sont pas des réseaux tridimensionnels. Avantageusement, le procédé de la présente invention ne nécessite pas de réticuler les chaînes de polymère pour stabiliser les auto-assemblages de nanoparticules inorganiques.
Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont synthétisées selon les techniques connues par l’Homme du métier incluant notamment, les techniques de polymérisation radicalaire, de polymérisation par polycondensation ou par polyaddition. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont de source commerciale.
Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère ont un poids moléculaire compris dans une gamme allant de 500 Da à 2000 kDa ; de préférence, de 1 kDa à 1500 kDa. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère ont un poids moléculaire environ égal à 1,8 kDa, 450 kDa ou 1250 kDa.
Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont adsorbées sur les nanoparticules inorganiques. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère forment avec les nanoparticules inorganiques, une coque hybride. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont réparties de manière homogène à la surface des gouttes sphériques de solvant obtenues à l’étape (i).
Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère peuvent être fonctionnalisées par des peptides ; des protéines ; des anticorps ; des inhibiteurs de kinases ; des fluorophores ; des complexes de radioéléments. Selon le procédé de l’invention, la coque hybride des nano-objets peut facilement être fonctionnalisée en changeant la nature ou les fonctionnalités des chaînes de polymère.
Etape (iv)
Selon un mode de réalisation, l’élimination du solvant organique est faite par évaporation. Au sens de la présente invention, l’élimination du solvant après l’addition de chaînes de polymère lors de l’étape (iii), permet d’obtenir une suspension de nanoobjets hydrophobes en milieu aqueux. Plus particulièrement, l’étape d’élimination du solvant organique après la formation des hybridosomes par le procédé de l’invention tel que décrit précédemment, permet l’encapsulation de composés hydrophobes en milieu aqueux. Selon un mode de réalisation, les composés d’intérêt encapsulés dans l’hybridosome ne sont pas des nanoparticules inorganiques ; notamment, des nanoparticules magnétiques. Selon un mode de réalisation, les composés d’intérêt encapsulés dans l’hybridosome ne sont pas des nanoparticules métalliques.
Selon un mode de réalisation, l’élimination du solvant organique est menée par évaporation. Selon un mode de réalisation, l’étape d’évaporation du solvant organique est menée à une température de plus de 30°C; de préférence, l’étape d’évaporation du solvant organique est menée à une température environ égale à 43 °C.
Selon un mode de réalisation, l’élimination du solvant est faite par dialyse.
Selon un mode de réalisation, l’étape d’élimination du solvant organique est menée à une pression atmosphérique ambiante. Selon un mode de réalisation, l’étape d’élimination du solvant organique est menée à une pression atmosphérique environ égale à 1 bar.
Selon un mode de réalisation, l’étape d’évaporation du solvant organique est réalisée lentement ; de préférence, l’étape d’évaporation du solvant organique est menée pendant environ 15h.
Selon un mode de réalisation, l’étape d’élimination du solvant organique est réalisée lentement ; de préférence, l’étape d’élimination du solvant organique est menée pendant environ 15h.
Selon un mode de réalisation, le procédé de l’invention fournit un nano-objet sphérique comprenant une coque hybride et un cœur creux, appelé hybridosome, pouvant optionnellement comprendre des composés d’intérêt, notamment hydrophobes. Selon un mode de réalisation, les composés d’intérêt encapsulés dans l’hybridosome ne remplissent pas l’intégralité du cœur creux.
Dans un mode de réalisation, le procédé de l’invention comprend en outre des étapes de lavages des nano-objets. Selon le procédé de l’invention, les étapes de lavages peuvent être menées par toute technique connue de l’Homme du métier telle que la centrifugation, la séparation magnétique ou la dialyse. Selon un mode de réalisation préférée, les étapes de lavages sont menées par séparation magnétique.
Hybridosomes L’invention concerne également un nouveau nano-objet, appelé hybridosome, ayant : (a) un cœur aqueux dont le volume est de 500 000 à 40 000 000 nm3; (b) et une coque hybride comprenant : - des nanoparticules inorganiques hydrophobes, fonctionnalisées ou non; de préférence, des nanoparticules magnétiques ; et - des chaînes de polymère organique; ledit hybridosome ayant un diamètre moyen compris dans une gamme allant de 50 nm à 400 nm ; de préférence, de 80 nm à 250 nm ; plus préférentiellement, environ égal à 105 nm. Cœur aqueux
Dans un mode de réalisation, le cœur de l’hybridosome n’est pas constitué d’une monophase solide. En particulier, au sens de la présente invention, le cœur de l’hybridosome n’est ni un gel ni un solide. Selon un mode de réalisation, le cœur de l’hybridosome ne comprend pas de pores internes. Selon un mode de réalisation, le cœur de l’hybridosome ne comprend pas de silice ou de ses dérivés.
Selon un mode de réalisation, le cœur de l’hybridosome est liquide : plus particulièrement aqueux.
Selon un mode de réalisation, le cœur est constitué d’une phase liquide comprenant des composés d’intérêts choisis parmi les fluorophores ou des agents pharmaceutiquement actifs. Au sens de la présente invention, l’encapsulation de composés d’intérêts ne conduit pas au remplissage de la totalité du volume délimité par la coque hybride des nano-objets. Selon un mode de réalisation, les composés d’intérêts encapsulés dans le cœur des nanoobjets de l’invention peuvent être sous la forme d’une suspension d’éléments individualisés ou de nano-agrégats.
Selon un mode de réalisation, le cœur de l’hybridosome ne comprend pas de surfactants. Selon un mode de réalisation, le cœur de l’hybridosome ne comprend pas de solvants cytotoxiques.
Coque hybride
Dans un mode de réalisation, la coque hybride est constituée de nanoparticules inorganiques et de chaînes de polymère organique.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont choisies parmi les nanoparticules métalliques, les nanoparticules fluorescentes telles que les « quantum dots », les clusters de terres rares, les oxydes métalliques, les oxydes de métaux de transition, les particules de carbone telles que les « carbon dots », les oxydes de graphène, les fullerènes, le graphène ou leurs dérivés, et leurs combinaisons ; de préférence, l’or, le manganèse, le gadolinium, les « quantum dots », les oxydes de fer, les oxydes de tungstène, les oxydes de titane, les oxydes de zinc, les oxydes de cérium et leurs combinaisons.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des particules d’oxyde de fer choisies parmi y-FeiO,. Fe304, CoFe204, MnFe204, CuFe204, NiFe204. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des particules de maghémite γ-Fe2C>3. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des particules de magnétite Fe304. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des nanoparticules superparamagnétiques. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des nanoparticules paramagnétiques. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des nanoparticules d’or. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des « quantum dots ».. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des nanoparticules de manganèse. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont des nanoparticules de gadolinium.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont fonctionnalisées par des chaînes alkyles pouvant être optionnellement fonctionnalisées par des fonctions thiols, des amines, des phosphates, acides phosphoniques, acides carboxyliques; de préférence, les nanoparticules inorganiques sont recouvertes de dodécanethiol. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont fonctionnalisées par de l’octylamine ou du dodécylamine. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques ne sont pas fonctionnalisées par de la silice. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques ne sont pas recouvertes par de la silice. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont recouvertes par de la silice.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont fonctionnalisées par des chaînes de polymère comprenant des chaînes alkyles pendantes. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont fonctionnalisées par des chaînes de poly(acide aminé). Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques sont fonctionnalisées par des peptides.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques ont un diamètre moyen inférieur à 50 nm ; de préférence, les nanoparticules inorganiques ont un diamètre moyen inférieur à 20 nm ; plus préférentiellement, les nanoparticules inorganiques ont un diamètre moyen environ égal à 5 nm.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques ont une forme sphérique. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules ne sont pas sous la forme de nanotubes ou de bâtonnets. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques ne sont pas agrégées. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques ont une forme cubique, parallélépipédique ou en étoile.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules inorganiques s’auto-associent sous la forme d’une coquille sphérique ayant un diamètre moyen compris dans une gamme allant de 50 nm à 400 nm ; de préférence, de 80 nm à 250 nm ; plus préférentiellement, environ égal à 105 nm.
Dans un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont choisies parmi les homopolymères ou les copolymères de polymères hydrophiles. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont choisies parmi les homopolymères ou les copolymères de polymères biocompatibles. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes de poly(acide acrylique), PAA ou leurs dérivés. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes de polyphosphonates ou leurs dérivés. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes de polyamines ou leurs dérivés. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes de poly(vinylpyrolidone), PVP ou leurs dérivés. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes polyoléfines. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes de poly(éthylène-glycol), PEG ou leurs dérivés. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des copolymères de poly(éthylène-glycol) et de poly(acide acrylique) ; également noté poly(éthylène-glycol)-co- poly(acide acrylique), (PEG-PAA). Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des poly(acides aminés) ou des polypeptides, ou leurs dérivés; de préférence, des homopolymères ou copolymères de poly(lysine) ou de poly(cystéine). Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des poly(siloxanes) ou leurs dérivés. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des poly(styrène) ou leurs dérivés ; de préférence, des acides polystyrène sulfonique. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des poly(alcool vinylique). Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère ont des structures monobloc, diblocs ou triblocs.
Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont des chaînes linéaires ou des chaînes ramifiées.
Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère ne sont pas des chaînes réticulées.
Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère ont un poids moléculaire compris dans une gamme allant de 500 Da à 2000 kDa ; de préférence, de 1 kDa à 1500 kDa. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère ont un poids moléculaire environ égal à 1,8 kDa, 450 kDa ou 1250 kDa.
Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère sont adsorbées sur les nanoparticules inorganiques. Selon un mode de réalisation, les chaînes de polymère forment avec les nanoparticules inorganiques, une coque hybride
Hybridosomes obtenus par le procédé L’invention concerne également un nouveau nano-objet, appelé hybridosome, susceptible d’être obtenu par le procédé de l’invention tel que décrit précédemment.
Utilisations
La présente invention concerne également l’utilisation des nano-objets de l’invention dans le domaine de l’optique, de la plasmonique, de l’imagerie ou le domaine biomédical dont la théragnostique.
Selon un mode de réalisation, les hybridosomes tels que définis précédemment, peuvent être utilisés pour la séparation biologique.
Selon un mode de réalisation, les hybridosomes tels que définis précédemment, peuvent être utilisés en thérapie par hyperthermie.
Selon un mode de réalisation, les hybridosomes tels que définis précédemment, peuvent être utilisés comme agents de contrastes ; de préférence, en imagerie par résonance magnétique (IRM).
Selon un mode de réalisation, les hybridosomes tels que définis précédemment, peuvent être utilisés pour tout type d’imagerie telle que l’imagerie de fluorescence, l’imagerie faisant intervenir les rayons X, les ultra-sons, le champ magnétique ou la radioactivité naturelle ou artificielle.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
Figure IA est un diagramme de stabilité pour différents mélanges eau/THF en fonction de la fraction volumique en eau (Φ) dans le milieu.
Figure IB est une photographie d’auto-assemblages de nanoparticules de fer observés par MEB.
Figure 2 est un graphe présentant la distribution en taille mesurée par « Nanoparticle Tracker », de gouttes de THF formées au sein d’un mélange THF/ eau pour une fraction volumique en eau Φ égale à 0,8.
Figure 3A est un graphe présentant la distribution en taille mesurée par « Nanoparticle Tracker », des hybridosomes IONP@PAA selon la concentration en particules dans le milieu.
Figure 3B est une photographie d’hybridosomes IONP@PAA observés par MET.
Figure 4 est une photographie d’un auto-assemblage de nanoparticules d’or et de fer observé par MET.
Figure 5 est un graphe présentant les spectres d’absorbance et d’émission des hybridosomes IONP/Bodipy@PAA en fonction de la longueur d’onde.
Figure 6 est une image pondérée T2 d’un foie de souris a) avant injection, b) après injection à t = to+30 min et c) après injection à t = to+24h, d’hybridosomes IONP@PEG-PAA.
EXEMPLES
La présente invention se comprendra mieux à la lecture des exemples suivants qui illustrent non-limitativement l’invention.
Abréviations
Bodipy : bore-dipyrométhene °C: degré Celsius
Dh : diamètre hydrodynamique DDL: Diffusion dynamique de la lumière (Diffusion Light Scattering, DLS) IONP : Particules d’oxyde de fer (Iron Oxide nanoparticle, IONP)
IONP@PAA : Hybridosomes comprenant une coquille hybride constituée d’un autoassemblage de nanoparticules de fer et de chaînes PAA mL: milli-litre PAA : poly(acide acrylique) PEG-PAA : copolymère de poly(éthylèneglycol) et de poly(acide acrylique) PVP : poly(vinylpyrrolidone) MET : Microscopie électronique en transmission THF : tétrahydrofurane
Matériel et méthodes Réactifs
Tous les réactifs chimiques et les solvants ont été obtenus à partir de sources commerciales (Sigma Aldrich ou VWR) et ont été utilisés comme tels. L’eau utilisée comme solvant est de l’eau ultra-pure obtenue via le système Elga PURELAB. Les particules d’or recouvertes de dodécanthiol (AuNPs) ont été achetées auprès de la société nanoComposix et ont été redispersées dans du THF. Les polymères utilisés dans les exemples concernent le poly(acide acrylique) (1,8 kDa, 450 kDa ou 1250 kDa) et la poly(vinylpyrrolidone) (360kDa).
Diffusion dynamique de la lumière, DDL (Dynamic Light Scattering, DLS)
Les tailles des particules et leur distribution ont été évaluées par la mesure du diamètre hydrodynamique (Dh) avec un appareil Zeta-sizer nano-ZS de la société Malvem instruments SA combiné à un laser opérant à 633 nm.
Microscopie électronique en transmission (MET)
Les échantillons ont été déposés sur des grilles de cuivre de 200mesh recouvertes d’un film carbon/formvar. Les observations ont été réalisées à l’aide d’un JEOL 1400 opérant à 120kV et muni d’une caméra GATAN Orius 1000.
Microscopie électronique à balayage (MEB)
Quelques microlitres d’échantillon ont été déposés sur un morceau de substrat de silicium poli. L’observation a été réalisée à l’aide d’un microscope JEOL 7100f ttls muni d’une source de type pointe de tungstène et d’un détecteur de type Everhart-Thomley opérant à des tensions entre 5 et lOkV.
Analyse de trajectoire de nanoparticule (Nanoparticule Tracker Analysis NTA)
La taille, la distribution et la concentration des objets ont également été évaluées par l’analyse du suivi individuel du mouvement Brownien des particules. Les échantillons ont été introduits dans la chambre de mesure d’un Nanosight LM10 de la société Malvem instruments SA muni d’un laser excitant à une longueur d’onde de 405 nm et d’une caméra Scientific CMOS Image Sensor.
Imagerie par Résonnance Magnétique (IRM)
Les hybridosomes ont été caractérisés par IRM à l’aide d’un dispositif Brucker préclinique 4.7 T. Les hybridosomes ont été injectés par voie intraveineuse et l’acquisition des images pondérées T2* a été réalisée avant injection, 30minutes et 24h après injection avec les paramètres de séquence suivant : TE=5ms, TR=300ms, angle de bascule=30°.
Spectroscopie UV-Vis
Les spectres d’absorbances UV-Visible ont été mesurés sur un appareil Cary 60 UV-Vis de la société Agilent technologies.
Spectroscopie de fluorescence
Les spectres d’émission de fluorescence ont été mesurés sur un appareil de la société Edinburgh Instruments (FLS920) muni d’une lampe à Xénon 450W et d’un détecteur de type compteur de photon. A. Synthèse des nanoparticules magnétiques
Exemple 1 : Synthèse et caractérisation de nanoparticules magnétiques d’oxyde de fer QONP)
La synthèse de particules IONP a été menée via l’hydrolyse d’un précurseur organométallique de fer(II) [Fe(N(SiMe3)2)2 ; 188 mg ; 0,5 mmol] en présence de 2 équivalents d’un ligand stabilisant, l’octylamine, suivant la procédure décrit dans Glaria et al., Chem. Phys. Chem., 2008, 9, pp776-780 and pp2035-2041.
Les particules IONP ont été caractérisées par MET et par DDL. Le diamètre moyen des nanoparticules est environ égal à 5,6 nm.
B. Assemblage de nanoparticules hydrophobes dans divers mélanges eau/THF
Exemple 2 : Influence de la fraction volumique en eau
Trois mélanges eau/THF/nanoparticules d’oxydes de fer hydrophobes (IONPs) ont été préparés avec des fractions volumiques en eau respectivement égales à 0 ; 0,42 et 0,80. Les nanoparticules d’oxydes de fer hydrophobes (IONPs) ont un diamètre moyen environ égal à 5,5 nm.
Le but de cette expérience est de déterminer pour chaque mélange: 1) si les NPs sont stables en suspension dans le mélange eau/THF (Le. qu’elles ne forment pas d’agrégats qui sédimentent dans le mélange) ; et 2) si les assemblages des NPs forment des objets sphériques.
Ces mélanges ont été caractérisés en mesurant la quantité de nanoparticules dans le surnageant par une mesure de l’absorbance en UV d’une part, et par MET d’autre part.
Les résultats présentés Figure 1 montrent que : en l’absence d’eau (Φ = 0), 100% des particules IONPs introduites dans le milieu sont contenues dans le surnageant. Cela signifie qu’aucune agrégation ni sédimentation des particules IONPs n’est observée lorsque le milieu est constitué d’un solvant organique en l’absence d’eau ; lorsque le milieu contient de quantités modérées d’eau (Φ = 0,05 à 0,4) qui est un mauvais solvant pour les nanoparticules hydrophobes IONPs, celles-ci s’agrègent rapidement et conduisent comme prévu, à une sédimentation des objets ; en revanche, pour des mélanges majoritairement constitués d’eau (Φ > 0,7) pour lesquels il est attendu que les NPs hydrophobes sédimentent, les assemblages les plus stables sont obtenus. De plus, les photographies de MET montrent que ces nanoparticules s’auto-assemblent sous une forme parfaitement sphérique. Le diamètre moyen de ces assemblages est d’environ 105 nm.
La figure IB présente un cliché MEB d’un auto-assemblage de nanoparticules de fer obtenu dans un mélange THF-eau ayant une fraction volumique en eau égale à 0,8.
En conclusion, ces expériences mettent en évidence un nouveau procédé d’autoassemblages sphériques de nanoparticules à partir d’un mélange eau-THF sans le recours à une phase huileuse et en l’absence de surfactant. Contrairement aux préjugés de l’Homme du métier, il est également mis en évidence la possibilité de former des assemblages de nanoparticules hydrophobes en milieu majoritairement aqueux. Ces assemblages sont parfaitement organisés sous la forme de sphères et restent stables au cours du temps. C. Mise en évidence de la formation de gouttes stables de THF dans un mélange THF/eau
Les résultats présentés dans l’exemple 2, ont conduit la Demanderesse à s’interroger sur les conditions permettant d’obtenir des auto-assemblages sphériques de nanoparticules à partir d’un mélange eau-THF.
Une expérience a donc été menée pour prouver la préformation de gouttes de THF dans un mélange eau-THF ayant une fraction volumique en eau supérieure à 0,7.
Un mélange eau-THF avec une fraction volumique en eau Φ égale à 0,8, a été préparé puis analysé par l’appareil « Nanoparticle Tracker ».
Cet instrument consiste à envoyer un faisceau laser sur un échantillon liquide. Les particules en suspension dans l’échantillon, si elles existent, sont fdmées par une ou plusieurs caméras et le diamètre hydrodynamique des nanoparticules est calculé par le logiciel « Nanoparticle Tracking Analysis » (NTA) de la société MALVERN.
De manière surprenante, la Demanderesse a observé des gouttes dans le mélange eau-THF ayant une fraction volumique en eau Φ égale à 0,8. La Figure 2 présente la distribution en taille de ces gouttes formées au sein du mélange. Le diamètre hydrodynamique des gouttes de THF dans le mélange, est environ égal à 146 nm.
La Demanderesse a donc mis en évidence la préformation de gouttes de THF dans un mélange eau-THF pour des fractions volumiques en eau supérieur à 0,7 ; et cela, en l’absence de surfactant. D. Synthèse des hybridosomes
Exemple 3 : Synthèse et caractérisation d’hybridosomes IONP@polymère 50pL de nanoparticules hydrophobes IONP ont été mis en suspension dans du THF à une concentration en fer égale à 131,5 pg/mL. Puis 800 pL d’eau ont été ajoutés afin d’obtenir un mélange eau/THF avec une fraction volumique en eau égale à environ 0,8. L’échantillon a été mélangé par vortex quelques secondes. La concentration molaire en fer dans le milieu est environ égale à 0,47 mmol/L.
Après 12h, 50 pL d’une solution aqueuse de polymère (PAA ou PEG-PAA à une concentration d’environ 3,4 mg/mL) est ajoutée au mélange eau/THF contenant les IONP, décrit précédemment. Le mélange est ensuite placé à 43 °C pendant une nuit afin d’évaporer le THF.
Finalement, une séparation magnétique est réalisée (NeFeB 0,35 T Magnet) pour éliminer l’excès de polymère. Les hybridosomes sont remis en suspension dans 930 pL d’eau.
Les hybridosomes IONP@PAA ont été caractérisés par « Nanoparticle Tracker » (Figure 3A) et MET (Figure 3B).
La Figure 3A présente la distribution en taille des hybridosomes obtenus. On constate que la taille moyenne des hybridosomes, environ égale à 135 nm, est très proche de la taille des gouttes de THF préalablement formées dans le mélange eau-THF (Cf. Exemple 2 et Figure 2, 146 nm). Par conséquent, la taille finale des hybridosomes est dépendante de la préformation des gouttes de THF dans le milieu. Celles-ci constituent un « template » pour l’auto-assemblage des nanoparticules inorganiques puis des chaînes de polymère dans le milieu.
La Figure 3B montre que les hybridosomes ont une forme sphérique et qu’ils sont constitués d’un assemblage de nanoparticules inorganiques individuelles.
Exemple 4 : Synthèse et caractérisation d’hvbridosomes AuNP@polymère, IQNP/AuNP@ polymère ou IQNP/QD@ polymère
La synthèse d’hybridosomes à partir de nanoparticules d’or (AuNP), d’un mélange de particules d’oxydes de fer et d’or (IONP/AuNP) ou d’un mélange de particules d’oxyde de fer et de « quantum dots » (IONP/QD) a été menée selon un protocole similaire à celui précédemment décrit dans l’exemple 3.
La Figure 4 est une photographie d’un auto-assemblage de nanoparticules d’or et de fer observé par MET. Leur diamètre moyen est environ égal à 77 nm.
Expérience 5 : Synthèse et caractérisation d’hvbridosomes encapsulant un fluorophore
La synthèse d’hybridosomes comprenant un fluorophore a été menée selon un protocole similaire à celui précédemment décrit dans l’exemple 2. Le fluorophore utilisé est le bodipy.
Une solution de bodipy a été préparée dans le THF à une concentration de 1 mM. Le bodipy (100 pL ; 0,1 pmol) a été ajouté à 100 pL d’une suspension de particules IONP dans le THF à une concentration de 500 pg/mL. Le mélange a été agité par vortex quelques secondes puis 800 pL d’eau ont été ajoutés afin d’obtenir un mélange eau/THF avec une fraction volumique en eau environ égale à 0,8. La concentration de fer finale est d’environ 0,47 mM. Une solution aqueuse de polymère est ensuite ajoutée au milieu récationnel. Le mélange est ensuite placé à 43°C pendant une nuit afin d’évaporer le THF. Finalement, plusieurs étapes de lavage par séparation magnétique ont été réalisées (NeFeB 0,35 T Magnet) pour éliminer l’excès de polymère et de bodipy. Des hybridosomes IONP/Bodipy@polymère ont été obtenus. Ils ont été caractérisés par spectrométrie en absorbance et en émission (Figure 5). Les hybridosomes IONP/Bodipy@polymère présentent un maximum d’absorption à une longueur d’onde environ égale à 535 nm.
Par conséquent, la formation d’hybridosomes selon le procédé de l’invention permet également d’encapsuler des composés actifs tels que des fluorophores. E. Utilisations des hybridosomes
Expérience 6 : Test d’imagerie IRM in vivo chez la souris L’efficacité des hybridosomes comme agents de contraste en IRM a été évaluée in vivo dans le modèle de la souris.
Dans cette expérience, l’étude porte sur des hybridosomes constitués d’un assemblage de nanoparticules de fer et de chaînes de polymère PEG-PAA (IONP@PEG-PAA).
Préalablement à l’injection des hybridosomes, une image IRM est prise du foie d’une souris n’ayant pas reçu d’injection (Figure 6a). A to = 0 min, une quantité d’hybridosomes est injectée dans le foie de la souris. A t = to + 30 min, un second cliché IRM est pris du foie de la souris (Figure 6b). A t = to + 24h, un dernier cliché IRM est pris du foie de la souris (Figure 6c).
La comparaison des images IRM du foie de la souris avant et après injection met en évidence la possible utilisation des hybridosomes de l’invention comme agents de contraste.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Procédé de préparation de nano-objets constitués d’une coque et d’un cœur aqueux, appelés hybridosomes, comprenant au moins : (i) une étape de formation de gouttes sphériques stables d’un solvant organique dans de l’eau en l’absence de surfactants; ledit solvant organique et l’eau étant miscibles; (ii) une étape d’auto-assemblage de nanoparticules inorganiques hydrophobes à la surface des gouttes sphériques de la solution définie en (i); (iii) une étape d’addition de chaînes de polymère à la surface des gouttes sphériques obtenues en (ii) ; (iv) une étape d’élimination du solvant organique.
- 2. Procédé de préparation d’hybridosomes selon la revendication 1, dans lequel la solution aqueuse comprend de plus de 0% à 30% vol. d’un solvant organique; de préférence, la solution aqueuse comprend 20% vol. d’un solvant organique.
- 3. Procédé de préparation d’hybridosomes selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le solvant organique est le tétrahydrofurane (THF).
- 4. Procédé de préparation d’hybridosome selon Tune quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’élimination du solvant organique est menée par évaporation.
- 5. Nano-objet, appelé hybridosome, ayant: (a) un cœur aqueux dont le volume est de 500 000 à 40 000 000 nm3; (b) et une coque hybride comprenant : des nanoparticules inorganiques hydrophobes, fonctionnalisées ou non; de préférence, des nanoparticules magnétiques ; et des chaînes de polymère organique; ledit hybridosome ayant un diamètre moyen compris dans une gamme allant de 50 nm à 400 nm.
- 6. Hybridosome selon la revendication 5, dans lequel les nanoparticules inorganiques hydrophobes sont choisies parmi des nanoparticules d’oxydes de fer, des nanoparticules d’or, des « quantum dots » ou leurs combinaisons.
- 7. Hybridosome selon la revendication 5 ou la revendication 6, dans lequel les chaînes de polymère organique sont choisies parmi des chaînes de polymère hydrophiles et biocompatibles.
- 8. Hybridosome selon la revendication 7, dans lequel les chaînes de polymère organique sont choisies parmi le poly(acide acrylique), la poly(vinylpyrrolidone) ou le poly(éthylèneglycol)-co-poly(acide acrylique).
- 9. Utilisation des hybridosomes selon les revendications 5 à 8, dans le domaine de l’imagerie et/ou dans le domaine biomédical.
- 10. Utilisation des hybridosomes selon la revendication 9, comme agents de contraste.
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