Etude structurale de l'interface hybride biologique/inorganique de nano biomatériaux par RMN à l'état solide – NanoBioMat

Actuellement, de nouveaux nano biomatériaux sont développés afin d'augmenter la solubilité de principes actifs peu solubles dans l'eau. Leur constitution permet d'envisager une libération contrôlée ainsi qu'une vectorisation du principe actif dans le traitement de pathologies. Ces matériaux hybrides sont formés d'une composante organique/biologique et d'une matrice minérale. Afin d'optimiser la formulation et la stabilité de ces matériaux, il est nécessaire de comprendre les interactions mises en jeu à cette interface organique/inorganique. Pour cela la résonance magnétique nucléaire (RMN) haute résolution à l'état solide apparaît comme la spectroscopie la plus adaptée. En effet, elle est une sonde locale (à l'échelle de l'atome) et permet de faire « dialoguer » les spins nucléaires entre eux afin d'obtenir des informations structurales ; les derniers développements techniques dans ce domaine se révélant cruciaux. La commercialisation de sondes dites « triple résonance » 1H-X-Y permet de réaliser des double voire triple corrélations entre les noyaux 1H, X et Y. Il devient alors possible de sonder la proximité entre la partie minérale des biomatériaux et la composante biologique (organique) ainsi que leur mode d'interaction (covalent, Van der Waals, ionique). Dans ce projet, les échantillons seront synthétisés au Laboratoire de Matériaux Catalytiques et Catalyse en Chimie Organique (LMC3O, Montpellier) dans l'équipe Interfaces organisées, hybrides, biofonctionnalités qui possède une grande expérience dans ce domaine. Le choix des nano-biomatériaux s'est porté sur 2 formulations : les « liposils » constitués d'une vésicule phospholipidique unilamellaire (liposome) entourée d'une coque silicique (SiO2) non poreuse, et des hybrides « lipides/HDL » où une bicouche de phospholipides est intercalée entre deux feuillets d'hydroxyde double lamellaire (HDL). La variation du taux de chargement de phospholipides dans les feuillets permet de moduler l'orientation des phospholipides ainsi que la teneur en eau. Les phospholipides présents dans ces matériaux sous forme de bicouches permettent d'inclure des principes actifs lipophiles. De plus, la coque de silice et les feuillets d'hydrotalcite assurent une protection des phospholipides (et donc du principe actif) contre les facteurs extérieurs (pH, température...). L'étude par RMN du solide se fera au Laboratoire Chimie de la Matière Condensée à Paris (LCMCP) dans l'équipe Matériaux sol-gel et RMN où une forte expertise dans le domaine de la caractérisation de matériaux hybrides sol-gel par RMN a été développée. Toute une méthodologie de double corrélation a été développée et sera mise à profit pour étudier les matériaux. Plus précisément, les partie minérale et bio-organique seront sondées individuellement avant d'étudier leur interaction en réalisant des corrélations à deux dimensions entre un noyau organique (1H, 13C, 31P, éventuellement 15N) et un noyau minéral (29Si, 27Al, éventuellement 17O). Une importance particulière sera donnée au noyau 31P, puisque le groupement phosphate, qui est est en surface de la bicouche phospholipidique, est supposé être proche de la matrice inorganique. Plus précisément, cette étude bénéficiera de l'aide de résultats récents obtenus au LCMCP lors d'une thèse qui vise à développer de nouvelles méthodologies de corrélation des noyaux 31P-29Si. Afin d'aider à la compréhension structurale de ces matériaux, en parallèle aux études RMN, des calculs théoriques seront menés dans l'équipe « Catalyse multifonctionnelle : conception, réactivité, modélisation » au LMC3O à Montpellier. Cette étude servira à mieux modéliser la structure ainsi que les forces agissant à l'interface organique/inorganique.