Nanostructures polymères avec les propriétés d’émission induite par agrégation pour l’imagerie biologique et le relargage de principes actifs – AIE-Nanopoly

Les méthodes d’imagerie en biologie basées sur des nanostructures polymériques (NP) ont de nombreux avantages par rapport aux méthodes classiques en termes de sensibilité, stabilité de signal et facilité dans leur fonctionnalisation pour le ciblage. De plus, les systèmes à base de NP utilisés comme approches d’administration ciblée de médicaments (DDS) possèdent une cytotoxicité réduite tout en protégeant les molécules actives et en contrôlant leur relargage dans le temps et dans l'espace. Les polymersomes sont particulièrement intéressants grâce à leur haute stabilité, à leur capacité unique d'encapsuler tant des molécules hydrophiles que hydrophobes et aux propriétés de leur membrane qui peuvent être finement ajustées par la chimie pour réaliser leur ouverture stimulabe. Cependant, jusqu'à nos jours, peu de NP pour la bio-imagerie et le DDS atteignent le niveau commercial. Plusieurs défis restent toujours, tels que la façon d’imager efficacement des cellules/tissus pour suivre la distribution des médicaments, l’optimisation et le suivi de l'efficacité d’un traitement, ou le relargage contrôlée des médicaments. D’autre part, des NP fluorescentes étudiées comme agents de contraste pour la bio-imagerie contiennent en général des fluorophores organiques conventionnels qui subissent le processus de «quenching» induit par agrégation (ACQ). Récemment, des luminogènes avec émission induite par agrégation (AIEgens), ont émergé comme une nouvelle classe des agents fluorescents pour l’imageire d’organelles et le suivi du relargage des médicaments. La combinaison de polymersomes avec des luminogènes AIE constituera des approches innovatrices pour l'image cellulaire et tissulaire et pour l’étude du relargage de médicaments in vivo. Cependant, seulement quelques exemples de polymersomes combinés à des propriétés AIE ont été décrits et les études approfondies sur polymersomes-AIE sont rares. Dans ce projet, nous proposerons la conception de NP avec AIE, notamment des polymersomes-AIE, que nous développerons et optimisons pour faire des systèmes efficaces tant pour l’imagerie biologique que pour la théranostique.
Les équipes françaises dans ce projet sont des experts dans la synthèse et l’auto-assemblage des polymères, et dans la conception de polymersomes sensibles à différents stimuli. L'équipe de Hong-Kong, découvreur du phénomène AIE, est expert dans la conception et la synthèse de nouveaux matériaux luminescents. Ensemble nous proposons de développer: (1) polymersomes-AIE allumables et (2) polymersomes-AIE fluorescents. (1) Les polymersomes-AIE allumables représentent un système totalement nouveau, où AIEgen-conjugués hydrosolubles sont encapsulées dans le compartiment interne aqueux de polymersomes. L'ouverture de ces derniers suite à une stimulation et le clivage spécifique des AIEgens de ses chaînes conjugués hydrosolubles activera la fluorescence des AIEgens non-hydrosolubles. Les NP assureront la longue circulation systémique et favoriseront les applications in vivo. Les AIEgen-conjugués allumables présentent des avantages de faible interférence d'arrière-plan, haut rapport signal sur bruit et photostabilité supérieure, et ils peuvent aussi être conçus pour avoir des effets thérapeutiques activables. (2) Les polymersomes-AIE fluorescents profitent des grandes poches hydrophobes dans leur membrane pour abriter des AIEgens normalement hydrophobes. Nous étudierons les propriétés photophysiques de polymersomes-AIE fluorescents en fonction de leurs structures moléculaires et de leurs états condensées types matières molles afin d’obtenir des NP fluorescentes ultra-brillantes pour la bio-imagerie. Lorsque les médicaments sont co-encapsulés avec AIEgens, ces systèmes peuvent être utilisés pour le théranostique. Les deux systèmes, polymersomes-AIE allumables et polymersomes-AIE fluorescents, contribueront sans aucun doute au développement de la médecine personnelle et aussi guideront la conception de nouveaux biocapteurs.