Biocéramiques à Porosité multi-échelle contrôlée pour une libération maîtrisée de principes actifs/ Bioceramics with controlled multi-scale Porosity for local Drug Delivery Systems – BiocerPorDDS

1. Contexte scientifique et objectifs du projet: Les systèmes implantables à libération contrôlée de molécules actives permettent une libération localisée selon une cinétique maîtrisée. Ils présentent l'avantage, par rapport au traitement systémique, d'améliorer l'efficacité du traitement et le ciblage pour des doses plus faibles d'agents thérapeutiques. Les matériaux céramiques, tels que les hydroxyapatites, les phosphates de calcium et l'alumine, constituent de bons candidats pour la réalisation de ces implants, compte tenu de leur bonne biocompatibilité et de leurs propriétés physico-chimiques. Par exemple, l'hydroxyapatite a été utilisée comme implant osseux libérant des antibiotiques. La libération du principe actif, à partir de ce type de matrices, est essentiellement régie par la porosité (distribution en taille, tortuosité, volume) selon les lois de dissolution-diffusion, mais également par l'architecture du système poreux (surface d'échange externe). Plus particulièrement, dans le cas des substituts osseux, une structure de porosité multi-échelle est nécessaire afin de favoriser à la fois une libération de principes actifs (micro-pores) et une repousse osseuse (macro-pores de centaines de micromètres). C'est dans ce contexte que s'inscrit notre projet de recherche au sein du Laboratoire de Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS, CNRS UMR 6638, Univ. Limoges). Il a pour objectif de développer des matrices céramiques à porosité multi-échelle contrôlée pour permettre de maîtriser la libération des principes actifs inclus et la repousse cellulaire. Il s'agira alors de caractériser la tenue mécanique de ces matrices, de mettre au point les modalités d'inclusion des actifs ainsi que leurs interactions avec les structures matricielles créées (adhésion, propriétés de surface). Enfin, les interactions cellule/ biocéramique seront étudiées afin de vérifier si la structure élaborée favorise également la repousse tissulaire. - - 2. Description du projet et méthodologie: Il s'agit donc d'adopter une approche nouvelle du type bottom-up , c'est à dire élaborer une microstructure de matrice céramique conduisant aux propriétés de libération désirées. Cette démarche s'inscrit tout à fait dans les préoccupations du SPCTS dont un des thèmes s'intitule Procédés céramiques . Plus particulièrement, les procédés de mise en forme par voie colloïdale permettent d'optimiser les propriétés des composants en terme de performance et de reproductibilité. La mise au point d'une formulation de suspension nécessite le contrôle des interactions entre les particules dans le liquide suspensif afin de maîtriser leur stabilité. La modification de la surface des particules est une étape incontournable et est généralement réalisée avec des auxiliaires organiques ou inorganiques. C'est dans ce domaine que l'équipe du SPCTS apporte ses compétences. Pour élaborer une matrice céramique à gradient de porosité, il est envisagé d'étudier des systèmes mixtes organiques/inorganiques composés de sphères de polymère, utilisées comme agent structurant, et de nanoparticules de céramique. Le mélange pourra être consolidé par hétéro-coagulation. L'élimination de l'agent structurant, par dissolution ou par traitement thermique, conduira à une distribution homogène de pores de taille contrôlée. Cette solution s'appuie sur le contrôle des interactions électrostatiques entre les particules de polymère et de céramique, notamment avec l'adsorption de molécules à la surface des particules. Une fois les matrices élaborées, leur microstructure sera caractérisée, notamment leur porosité (taux de porosité, taille, connectivité). Ensuite, les modalités d'inclusion d'un principe actif modèle et sa cinétique de libération seront évaluées. Ce travail se fera avec l'appui des compétences reconnues du Groupe d'Etude sur la Fonctionnalisation des Solides Divisés (GEFSOD, EA 2631, UFR Pharmacie, Univ. Limoges) dans ce domaine. Enfin, les interactions cellule/