Composites biocompatibles à base de nanoparticules fonctionnalisées par des protéines – BIONANOCOMP

L'utilisation de nanoparticules dans la fabrication de nouveaux matériaux est un sujet en pleine expansion : les espérances les plus grandes dans ce domaine vont vers les applications biomédicales. Le besoin de nouveaux matériaux est particulièrement fort dans le domaine des implants, où les matériaux traditionnels restent inadaptés à une parfaite intégration avec les matériaux naturels, et ceci à deux niveaux : d'une part, les propriétés mécaniques du matériau implanté sont trop différentes de celles des tissus vivants, et d'autre part, les matériaux inorganiques ne facilitent pas la communication cellulaire nécessaire à la croissance des tissus. La possibilité d'intégrer des nanocomposants greffés par des protéines offrent ainsi un contrôle potentiel sur la structure du matériau et sur sa fonctionnalité de surface. Dans le domaine des hydrogels notamment, le contrôle de la microtexture et des fonctions de surface est essentiel pour assurer une bonne interface avec les tissus vivants. Ainsi un certain nombre de polymères naturels ou synthétiques présentent les qualités requises au niveau de la biocompatibilité, mais n'ont pas les propriétés mécaniques pour supporter la croissance des tissus.L'objectif général du projet est d'étudier l'utilisation de nanostructures inorganiques comme composants de biomatériaux, et leur interaction avec le milieu biologique. On étudiera en particulier le renforcement d'hydrogels par des nanotubes de carbone (ou d'oxydes) fonctionnalisés par diverses protéines. On s'attend ainsi à améliorer les propriétés mécaniques tout en contrôlant la réactivité de surface qui permet la communication avec les membranes cellulaires. Le premier volet du projet consiste à synthétiser et caractériser les nanostructures et les composites biofonctionnels, en particulier les hydrogels. Les études des propriétés macroscopiques seront couplées à des études structurales microscopiques, en volume et en surface. Les propriétés de reconnaissance moléculaire de surface, facteur clé de l'interaction avec les cellules, seront étudiées par microscopie à force atomique en milieu liquide. Des mesures électrochimiques seront également effectuées en utilisant des nanotubes de carbone comme électrodes. Grâce à la diffusion de neutrons, on étudiera la dynamique des protéines greffées, autre élément clé dans l'interaction avec les membranes cellulaires. Le deuxième volet du projet (mené en parallèle avec le premier) s'attache à étudier les mécanismes d'endocytose et l'éventuelle toxicité des nanostructures utilisées pour fonctionnaliser les biomatériaux.