Matériaux à base de protéines avec applications biomédicales : la fibroïne de soie comme support pour cultures cellulaires

Byette, Frédéric (2010). « Matériaux à base de protéines avec applications biomédicales : la fibroïne de soie comme support pour cultures cellulaires » Mémoire. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Maîtrise en chimie.

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Résumé

La fibroïne de soie extraite des fibres de cocons de vers à soie Bombyx mori a été utilisée dans une vaste gamme d'applications telles que la culture cellulaire, la régénération de tissus osseux et la libération contrôlée de molécules actives. Le choix de cette protéine fibreuse pour la conception de biomatériaux voués à l'ingénierie tissulaire est motivé par leurs impressionnantes propriétés mécaniques, leur biocompatibilité et leur biodégradabilité. Le but du projet de recherche principal présenté dans ce mémoire était de préparer des matériaux poreux à base de fibroïne de soie séricicole pour créer une matrice 3D utilisable comme support pour culture cellulaire in vitro. Dans cette optique, l'impact de l'addition de NaCl (0-250 mM) dans les solutions de fibroïne avant la congélation ainsi que l'effet de la température de congélation (-22°C ou -73°C) ont été étudiés lors de la préparation de matrices 3D lyophilisées. Les matériaux ont ensuite été traités au méthanol pour induire leur insolubilité, puis immergés dans l'eau pour extraire le sel. Tel qu'observé par microscopie électronique à balayage (MEB), la morphologie des matrices préparées à -22°C est constituée d'un réseau poreux interconnecté devenant moins serré avec l'ajout de sel. Les biomatériaux préparés à -73°C possèdent plutôt une structure en feuillets orientés sur lesquels des filaments et micropores sont apparus lors de l'addition de sel. Aux deux températures de congélation, les matrices ont affiché un ratio de gonflement plus élevé et une résistance à la compression plus faible lors de leur préparation en présence de sel. Les différences morphologiques des matrices ont été corrélées avec les variations dans les processus de nucléation et de croissance des cristaux de glace lors de la congélation. L'étude des matériaux par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et diffraction des rayons X (XRD) a révélé un changement dans la structure secondaire de la fibroïne, passant d'un mélange d'hélices a et pelotes statistiques dynamiques, vers une structure majoritairement en feuillets β induite par le traitement au méthanol. Aucune différence n'a cependant été observée en fonction de l'ajout de sel ou de la variation de la température de congélation. La microscopie confocale à balayage laser a permis de constater que des cellules ensemencées dans les matrices demeuraient viables et avaient pénétré la majorité des biomatériaux pour s'organiser en agrégats après 24 h de culture. Cette étude permet de conclure qu'il est possible d'adapter la morphologie de matrices 3D lyophilisées pour une utilisation comme support pour culture cellulaire. Aussi, un second projet de recherche présenté dans ce mémoire aura permis d'évaluer le potentiel d'utilisation d'un isolat de protéines de soja mélangé à l'amidon riche en amylose (ARA) pour la production d'un excipient pharmaceutique visant la libération de molécules actives par voie orale. Les résultats de libération de la 8-hydroxyquinoline (HQN) comme traceur ont montré que l'ajout d'ARA gélatinisé n'améliore pas le comportement de l'isolat de protéines de soja Pro, cependant l'ajout de Pro semble plutôt améliorer les propriétés de l'ARA gélatinisé comme excipient. La Pro ajoutée aux formulations d'ARA a apparemment favorisé la cohésion des particules en milieux digestifs simulés, présentant un potentiel d'additif liant dans les formulations. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : fibroïne de soie, matrices 3D, culture cellulaire, lyophilisation, cristaux de glace, chlorure de sodium, température de congélation, isolat de protéines de soja, amidon

Type: Mémoire accepté
Informations complémentaires: Le mémoire a été numérisé tel que transmis par l'auteur
Directeur de thèse: Mateescu, MirceaA.
Mots-clés ou Sujets: Application biomédicale, Biomatériau, Culture cellulaire, Fibroïne
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département de chimie
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 20 janv. 2011 20:02
Dernière modification: 01 nov. 2014 02:17
Adresse URL : http://www.archipel.uqam.ca/id/eprint/3669

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