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Durrieu, Marie-Christine

Overview
Works: 21 works in 23 publications in 2 languages and 61 library holdings
Genres: Academic theses 
Roles: Contributor, htt, Thesis advisor, Opponent, Other
Publication Timeline
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Most widely held works by Marie-Christine Durrieu
Superabsorbent polymers : chemical design, processing, and applications( )

2 editions published in 2021 in English and held by 32 WorldCat member libraries worldwide

The book defines the differences between synthetic and natural superabsorbent polymers. It describes polymerization techniques, processing strategies and the use and importance of smart SAPs. It also includes SAP design to aid in selection of the best SAP for a specific application. The book is an indispensible resource for any academics and industrials interested in SAPs
Synthesis and characterisation of chiral nanomaterials and their influence on stem cell differentiation by Gregor Kemper( )

1 edition published in 2017 in English and held by 4 WorldCat member libraries worldwide

Tissue engineering is a field related to regenerative medicine which aims at replacing or regenerating a patient's tissue, usually using a combination of cells and a bioactive material which is designed to influence cell behaviour in a desired way. In approaches for bone regeneration, human mesenchymal stem cells (hMSCs) are a common choice of cells because of their ability to proliferate and differentiate into osteoblasts. Harnessing this potential requires biomaterials which promote osteoblastic differentiation, for example by mimicking the conditions in natural bone. Collagen I is a common protein in human bone; it forms fibrils with a characteristic periodic structure, which raises the question whether this particular morphology has in impact on stem cell fate. Artificial collagen-mimicking nanomaterials can help to investigate this question: Gemini surfactants with chiral counterions form twisted bilayers the morphology of which can be tuned by variation of experimental parameters like enantiomeric excess, time and temperature. The selfassembled helical nanoribbons which are obtained by this process can be transformed by a solgel condensation to form silica nanohelices the size and twist pitch of which resembles that of collagen fibres. The objective of this study is to prepare 2D culture environments featuring these nanomaterals (with and without bioactive peptide functionalisation) in order to explore the effect of these materials on hMSC differentiation. Silica helices are fabricated by synthesis of surfactants with tartrate as counterion, and organicinorganic transcription using a silica precursor compound. They can be modified by reaction with APTES and an N-hydroxysuccinimide ester and subsequent covalent immobilisation of a peptide. Two peptides were used in this study, one adhesion-promoting peptide featuring the RGD sequence and the active domain of the osteogenesis-inducing peptide BMP2. Helices with or without this bioactive functionalisation were covalently grafted to glass substrates using APTES and EDC/NHS-coupling. The presence of peptides on helices was shown by the absorption of helix-grafted peptides bearing the FITC-fluorophore. The successful peptide grafting onto glass surfaces was verified by XPS and fluorescence microscopy. The morphology of helices was monitored with TEM before helix immmobilisation on surfaces, and with SEM afterwards. SEM images were used to determine the amount of helices grafted to surfaces. HMSCs were cultivated for four weeks on surfaces modified with APTES, peptide(s) or nanohelices, the latter being either left- or righthanded and functionalised or not with bioactive peptide(s). After fixation, the quantities of the osteogenic markers Runx2 and Osteocalcin (OCN) in the cells were evaluated. The results show that BMP2-functionalised surfaces did indeed exhibit an elevated level of Runx2 and OCN expression. A cooperative osteogenic effect of RGD and BMP2 grafted together could be observed in terms of OCN, but not with Runx2. Some helix-grafted materials exhibited a significantly higher Runx2 and/or OCN expression than the corresponding homogeneous materials, but these differences were not consistent across samples of the same chiral orientation or bioactive functionalisation. Therefore, conclusive general statements about differences in osteogenic effect between helix functionalisations and handednesses are difficult to make. A potential reason for this is the variability of surface coverage of helix-grafted materials: As the quantity of helices that are immobilised onto the surfaces is lower than expected and varies greatly between the samples, the number of cells that are not in contact with the helices might change as well, which can lead to false negatives. The results of a proteomic experiment have shown which proteins are differentially expressed in cells cultured on helices with or without BMP-functionalisation, compared to bare glass. Comparison with other proteomic studies shows that proteins which are known to be upregulated during osteogenic differentiation are overexpressed most frequently in cells cultured on BMPmodified helices. The proteins that were identified with this method might serve as starting point for future investigations
Multifonctionnalisation de surface polymère pour le recrutement, l'adhésion et la différenciation des progéniteurs endothéliaux by Caroline Royer( )

1 edition published in 2018 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

Les maladies cardiovasculaires sont l'une des principales causes de mortalité dans le monde, engendrant le décès de plus de 17 millions de personnes par an. Ce chiffre éloquent augmentera jusqu'à atteindre selon l'OMS 23,4 millions de décès en 2030. Ces maladies sont associées à un rétrécissement de la lumière des vaisseaux sanguins qui peut entrainer une occlusion partielle ou complète du vaisseau. Le traitement le plus souvent utilisé est un traitement chirurgical visant à créer un pont qui va contourner la section obstruée, ou une section lésée. Actuellement, les conduits les plus utilisés pour les greffes sont les vaisseaux autologues, à savoir la veine saphène ou l'artère thoracique interne. Seulement, ces substituts ne peuvent être utilisés en remplace ment que s 'ils sont sains. L'alternative aux vaisseaux autologue s est l'utilisation de substituts synthétiques. Compte tenu du manque de biocompatibilité de ces greffons synthétiques, après quelques années seulement, une thrombose peut apparaitre. Une des cause s e st l'absence de cellules endothéliales (CEs) dans la lumière du substitut. Le point clé réside ici dans la fabrication d'un matériau capable de fournir au CEs un environnement favorable à leur adhésion et leur prolifération pour permettre la génération d'un endothélium dans la lumière du substitut synthétique. In vivo, les cellules capables de coloniser de tels matériaux sont les cellules progénitrices endothéliales, ces cellules sont capables de se différencier en cellules endothéliales matures et possèdent une capacité de prolifération supérieure aux cellules matures. Elles sont capables de réparer les vaisseaux et pourront donc être ciblées afin d'être recrutées in situ et ainsi endothélialiser le biomatériau. C'est dans ce contexte que nous avons choisi de modifier de façon chimique la surface d'un matériau modèle, un film de polyéthylène téréphtalate avec quatre principes actifs innovants sélectionnés pour leur capacité à induire l'adhésion des cellules ou leur différentiation pour permettre la régénérat ion d'un endothélium à la surface du matériau. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à concevoir et élaborer une méthode de fonctionnalisation homogène de ce polymère (par un lien covalent principe actif/matériau) par différents principes actifs avec une densité contrôlée et reproductible. Puis, ces principes actifs ont été disposés sous la forme de micro - patrons en surface du polymère par le biais de la technique de photolithographie. Ici, les peptides GRGDS et GHM ont été greffés pour améliorer l'adhésion des cellules, le dernier étant spécifique aux cellules endothéliales progénitrices. Le peptide SFLLRN et la sitagliptine ont été greffés pour induire ou accélérer la différenciation des EPCs en CEs matures. Toutes les surfaces ont été caractérisées pour valider le greffage covalent et connaitre la densité de molécules bioactives greffée. D'autre part avec une caractérisation approfondie des EPCs issues du sang de cordon ombilical, certains gènes et leur expression caractéristique des cellules souches et endothéliales ont été suivis par immunofluorescence et RT-qPCR pour déterminer leur état de différenciation. Ce travail n'aura été possible qu'après avoir déterminé quels gènes de références nous pouvions utiliser pour étudier le phénotype de trois types cellulaires à savoir, les cellules mononucléées CD34+, les EPCs et des CEs matures (extraites de la veine saphène). Finalement, ce projet de recherche a permis de mettre en évidence que certaines molécules bioactive s permettent d'améliorer l'adhésion de cellules mais peuvent aussi avoir un rôle pour accélérer ou retarder la différenciation des cellules. Aussi, la taille des micromotifs (micropatrons) a un impact sur l'expression de certains gènes spécifiques de la lignée endothéliale. En conclusion générale, ce projet prouve que la modification de surfaces des substituts avec des molécules bioactives est indispensable pour rendre le matériau attractif et pour régénérer un endothélium à la surface de celui-ci. Ce travail nous a aidé s à souligner l'importance de comprendre le comportement des EPCs et leur cinétique de différenciation pour leur utilisation en ingénierie vasculaire
Intérêt de la maîtrise de la microtopochimie superficielle pour contrôler les interactions matériaux-tissus by Céline Chollet( Book )

2 editions published in 2007 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Materials used for bone or tissue substitution present, in long term applications, a random success due to the lack of biointegration in surrounding tissues. A new route is to associate biomaterials with autologous cells before implantation. However this hybrid material concept require a perfect cooperation between materials and the cells that will colonize it. One of the main strategies in this area of research is to make the biomaterial surface more attractive for the tissue or the surrounding cells. The work carried out during this thesis purposes hybrid materials realization associating poly(ethylene terephthalate) (PET) and murine osteoblastic cells (MC3T3). In order to ensure rapid cell colonization, PET surface was modified by covalent grafting of peptides containing arginine-glycine-aspartic acid sequence (RGDC), known to improve cell adhesion. The first part of this thesis concerns the study of the influence of RGDC peptides density immobilized onto PET surfaces on MC3T3 behaviour. The more important the density of peptides is (densities varied between 0.6 and 2.4 pmol/mm²), the more important the number of focal contacts is. The second part of this thesis concerns the study of influence of RGDC peptides micro-patterning onto PET on MC3T3 adhesion. Micro-patterns, presenting sizes between 10 and 300 µm, were realized by two different techniques: photolithography and UV excimer laser ablation. Whatever the method used to create patterns, cells showed a strong alignment and an orientation onto RGDC containing areas
Remote imaging of single cell 3D morphology with ultrafast coherent phonons and their resonance harmonics by Liwang Liu( )

1 edition published in 2019 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Peptide immobilization on polyethylene terephthalate surfaces to study specific endothelial cell adhesion, spreading and migration by Yifeng Lei( )

1 edition published in 2012 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Etude de la biomécanique cellulaire à l'aide de MEMS piézoélectriques organiques by Pierre-Henri Ducrot( )

1 edition published in 2017 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

This PhD thesis is the result of an assessment : the use of organic materials in MEMSis in a constant increase. Organic materials are attractive because of their low-cost fabrication processand their properties that are different from the inorganic ones. From a biological point of view, theirphysical and chemical properties are closer to the properties of extracellular environment. MEMS arevery versatile systems that are able to measure a lot of physical quantities. Therefore, it is not surprisingto use them in biology, and combining MEMS with organic materials is really promising tostudy biological cells behavior. The objective of this work is to fabricate and use piezoelectric organicMEMS resonators to study cell biomechanics and adhesion. In fact, the study of cell biomechanicsgives information on a lot of cellular processes, like the cellular adhesion, as well as on their well-being.Firstly, the resonators fabrication process has been developed and optimized in order to maximize thepiezoelectric actuation. Secondly, an electronic actuation and measurement system has been realized,including an electronic card and a watertight enclosure. The influence of the temperature, mass densityand viscosity of the environment on the dynamic response of the resonators has also been evaluated.Finally, real time measurements of the adhesion of mesenchymal stem cells have been carried out usingthe resonators. The resonators have also been used to study the influence of the position of a mass onthe resonators, to determine the rigidity of a deposited material as well as the viscosity of liquid media
Development of a novel tunable hydrogel to support tissue formation in the context of full-thickness skin equivalents by Mariana Carranca Palomo( )

1 edition published in 2020 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les équivalents de peau reconstruites utilisés comme greffe pour le remplacement des tissus endommagés ou pour l'établissement de modèle de peau in vitro sont constitués d'une structure complexe dermo-épidermique. Le collagène, obtenu de source animale, est principalement utilisé comme matrice pour former l'équivalent dermique de ces structures. Ces matériaux d'origine animale présentent néanmoins plusieurs inconvénients : des propriétés mécaniques parfois limitées, une grande variabilité, des risques de contamination pathogène ; et ils soulèvent également un dilemme éthique. Ces inconvénients pourraient être évités par l'utilisation de matériaux synthétiques. Les hydrogels à base de Poly(éthylène glycol) (PEG) ont largement été utilisés dans les applications d'ingénierie tissulaire, de par leur biocompatibilité et leurs propriétés mécaniques modulables. Cependant, leur caractère (bio)inerte nécessite qu'ils soient associés avec d'autres séquences fonctionnelles. Nous proposons ici de réticuler les molécules de PEG à l'aide de dendrigrafts de poly-L-Lysine (DGL) qui, en plus de servir comme nœud de réticulation multifonctionnel, pourraient mettre à disposition de nouvelles propriétés biologiques, telles que l'adhésion cellulaire à la surface du biomatériau. Pour juger du potentiel des hydrogels en tant que substrat pour applications biologiques, nous avons étudié la réponse cellulaire à la surface du matériau en lien avec sa composition. Afin de permettre une culture cellulaire tridimensionnelle, une technique de « particulate leaching » a été utilisée pour rendre l'hydrogel poreux, permettant ainsi l'infiltration et la colonisation par les cellules. L'équivalent dermique résultant a ensuite été étudié dans le contexte d'un modèle de peau reconstruite. De plus, l'incorporation dans l'hydrogel d'un polypeptide synthétique similaire à l'élastine afin d'accroître son activité biologique et lui conférer des propriétés élastiques a été évaluée. Finalement, la biocompatibilité des hydrogels a été testée in vivo par implantation sous-cutanée chez la souris
Micro-structuration de la surface des matériaux avec ligands bioactifs pour mimer la matrice extra-cellulaire osseuse by Ibrahim Bilem( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Actually, it is well-established that maintaining the stemness character of stem cells or eliciting their lineage-specific differentiation is closely related to the nature of their microenvironment, known as stem cell niche. The extracellular matrix (ECM), a key component of stem cell niche, not only provides a support function for stem cells but also dictates their fate decision. From a rational point of view, a biomaterial intended to replace a damaged tissue should mimic the natural ECM in all its aspects, including its biochemistry, 3D structure, topography, porosity, rigidity.... etc. Unfortunately, the design of biomaterials that fully mimic the natural ECM is still a big challenge, due to its high structural and functional complexity. Towards the development of finely-tuned biomaterials, it seems important to start by deconstructing and then reconstructing the complexity of the ECM. In this context, the thesis project, herein, seeks to evaluate both the individual and the synergistic effect of different properties inherent to the natural ECM on human mesenchymal stem cells (hMSCs) osteogenic differentiation. Indeed, we investigated whether the biochemical composition of the ECM and the spatial distribution of its components modulate hMSCs osteogenesis. This was achieved by creating different artificial ECMs, in vitro, containing RGD and/or BMP-2 mimetic peptides, distributed randomly or as specific micropatterns on the surface of a model material
Intraocular lenses with surfaces functionalized by biomolecules in relation with lens epithelial cell adhesion by Yi-Shiang Huang( )

1 edition published in 2014 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'Opacification Capsulaire Postérieure (OCP) est la fibrose de la capsule développée sur la lentille intraoculaire implantée (LIO) suite à la dé-différenciation de cellules épithéliales cristalliniennes (LECs) subissant une transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). La littérature a montré que l'incidence de l'OCP est multifactorielle, dont l'âge ou la maladie du patient, la technique de chirurgie, le design et le matériau de la LIO. La comparaison des LIOs en acryliques hydrophiles et hydrophobes montre que les premières ont une OCP plus sévère, médiée par la transition EMT. En outre, il est également démontré que l'adhérence des LECs est favorisée sur des matériaux hydrophobes par rapport à ceux hydrophiles. Une stratégie biomimétique destinée à promouvoir l'adhérence des LECs sans dé-différenciation en vue de réduire le risque de développement de l'OCP est proposée. Dans cette étude, les peptides RGD, ainsi que les méthodes de greffage et de quantification sur un polymère acrylique hydrophile ont été étudiés. La surface fonctionnalisée des LIOs favorisant l'adhérence des LECs via les récepteurs de type intégrine peut être utilisée pour reconstituer la structure capsule-LEC-LIO en sandwich, ce qui est considéré dans la littérature comme un moyen de limiter la formation de l'OCP. Les résultats montrent que le biomatériau innovant améliore l'adhérence des LEC, et présente également les propriétés optiques (transmission de la lumière , banc optique) similaires et mécaniques (force haptique de compression, force d'injection de la LIO) comparables à la matière de départ. En outre, par rapport au matériau hydrophobe IOL, ce biomatériau bioactif présente des capacités similaires vis à vis de l'adhérence des LECs, le maintien de la morphologie, et l'expression de biomarqueurs de l'EMT. Les essais in vitro suggèrent que ce biomatériau a le potentiel de réduire certains facteurs de risque de développement de l'OCP
Conception, préparation et évaluation des performances de dispositifs de capture de microvésicules à base de complexes polymétalliques : effet de la dendricité by Jian-Qiao Jiang( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Microvesicles (MVs) have been a growing research interest at the front line of disease diagnosis. They are used by almost all types of cells in the human body as a tool of intercellular communication, thus can be sampled from most of the extracellular fluids without causing severe damage to the surrounding tissue. They are formed by budding of cell membrane, thus their membrane proteins are reminiscent to that of their parent cells, allowing them to be traced back to their parent cell types. They contain rich varieties of biomolecules including lipid, protein, and nucleic acids, thus the analysis of them will provide valuable physiological and pathological information on their cells of origin. They are released under cellular stress, thus they represent the early cellular response to corresponding stimuli. In other words, an analysis of them is able to provide an approach for the early detection of pathological conditions. A full characterization of the MVs includes their population per unit volume of the sample liquid, their size distribution, their morphology, their composition of lipid, protein, and nucleic acids. Unfortunately, there isn't a platform developed allowing all the aforementioned tests at the same time, while existing test protocols are severely limited by the pre-analytical treatments, especially the purification processes. Herein, we present the design and construction of a device on which microvesicles can be captured, accommodating both physical and chemical analysis on the MVs within an extracellular fluid sample.For the device construction, we first synthesized a series of dendrons with increasing dendricity that are able to specifically bind to phosphatidylserine (PS), a lipid molecule exposing only on the outer leaflet of extracellular vesicles. The dendron peripherals are functionalized with dipicolylamine-Zn2+ (DPA-Zn) complexes to provide the dendron-phosphatidylserine interaction. The convergently synthesized dendrons are adopted as the molecular support for the complex units so that the binding ability of dendrons to PS can be controlled and improved through multivalency and synergy of neighboring DPA-Zn units. The core of each dendron is attached to an n-hexylamine spacer, allowing the attachment to the material surface
Synthesis and characterisation of chiral nanomaterials and their Influence on stem cell differentiation by Gregor Kemper( )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Un patient peut souffrir d'une perte de substance osseuse de taille critique suite à des accidents ou des pathologies. Aujourd'hui, le traitement le plus fréquent consiste en la greffe du tissu osseux (autogreffe ou allogreffe). Compte tenu des complication rencontrées (réponse immunologique, morbidité du site donneur), la recherche actuelle s'inscrit dans la recherche de synthèse d'un biomatériau bioactif favorisant la régénération osseuse. Ces matériaux devraient imiter les qualités de la matrice extracellulaire osseuse pour stimuler la formation osseuse.Les cellules souches mésenchymateuses jouent un rôle important du fait de leur capacité de prolifération et différentiation en ostéoblastes. Pour profiter de ce potentiel des cellules souches, il est nécessaire de comprendre comment contrôler leur comportement et mesurer l'impact du microenvironnement cellulaire sur la différenciation ostéogénique de ces cellules. Comme les cellules souches mésenchymateuses sont capables de différencier en plusieurs phénotypes différents, il est indispensable de les diriger dans la direction désirée. Plusieurs facteurs qui influencent le devenir cellulaire ont été identifiés, comme certains peptides bioactifs, des facteurs mécaniques comme la rigidité, ou la topographie de surface de matériaux.Dans la matrice extracellulaire naturelle du tissu osseux, les cellules souches mésenchymateuses sont entourées d'une variété de principes actifs, dont le plus abondant est le collagène I. Cette protéine s'assemble pour former des nanofibres qui présentent une nanomorphologie périodique avec une périodicité bien définie. La question posée au début de ce travail était: Cette structure a-t-elle un impact sur la différenciation des cellules souches?Pour étudier l'impact de la périodicité nanofibrillaire, nous proposons dans ce travail de recherche l'utilisation d'hélices modèles qui miment en partie la morphologie du collagène. Les hélices nanométriques auto-assemblées des surfactants gemini peuvent avoir un pas d'hélice et un diamètre similaires à ceux du collagène. La modulabilité de ces paramètres et la possibilité de modifier ces structures par des molécules bioactives permettent de moduler les caractéristiques des nanoobjets et d'étudier l'impact de ces nanomatériaux sur les cellules souches mésenchymateuses
Low molecular weight hydrogels : une stratégie de revêtement de biopiles enzymatiques pour augmenter la fonctionnalité et la biocompatibilité by Kotagudda Ranganath Sindhu( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les biopiles enzymatiques miniatures représentent un potentiel important pour la future génération de dispositifs médicaux implantables, utilisés pour le diagnostic, le pronostic et le traitement. Ces derniers fonctionnent actuellement avec des sources d'énergie externes. Ces biopiles utilisant les molécules présentes dans les fluides biologiques sont des dispositifs médicaux prometteurs. Le glucose, qui est abondamment disponible dans le corps, est à l'étude comme biocarburant permettant de produire de l'énergie. Les enzymes utilisées pour produire l'énergie à partir des produits biochimiques sont immobilisées sur des électrodes en or par des médiateurs redox. Cependant, la faible puissance actuellement disponible et la sensibilité des enzymes à l'environnement limitent leur application in vivo. Malgré des recherches intensives, de nombreux problèmes restent à résoudre, notamment l'amélioration de la puissance, de la stabilité et de la biocompatibilité des biopiles.La réaction à corps étranger et l'isolement du dispositif médical par la formation d'une capsule fibreuse peuvent d'une part dénaturer les enzymes et, d'autre part, entraver la diffusion des analytes et de l'oxygène. Le travail décrit dans cette thèse vise à protéger les biopiles fonctionnant à base de glucose. Afin de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus, les hydrogels, actuellement développés pour diverses applications telles que l'administration de médicaments, l'ingénierie tissulaire et les dispositifs médicaux, offrent des propriétés prometteuses en tant que matériaux de revêtement.La première partie de la thèse est centrée sur l'évaluation de différents hydrogels injectables de faible poids moléculaire, en analysant à la fois la gélification in vitro et in vivo, la cinétique de dégradation, la réaction à corps étranger et l'angiogenèse. Les hydrogels présentent une dégradation lente et une intégration tissulaire optimale. Une angiogenèse accrue a été observée en raison de la libération d'une molécule pro-angiogénique pendant la dégradation de l'hydrogel.Dans la seconde partie de la thèse, l'un des hydrogels étudiés a été utilisé pour recouvrir l'électrode en or : le choix de l'enzyme a été basé sur des études de stabilité in vitro. En parallèle, le processus de revêtement a été optimisé, à la fois pour son uniformité et son épaisseur. Même si un revêtement plus épais présente l'avantage de protéger l'électrode contre la réaction à corps étranger, il est nécessaire de limiter l'épaisseur afin de maintenir une diffusion efficace des analytes et de l'oxygène.Les expériences en cours décrites dans la dernière partie de la thèse sont axées sur l'optimisation de l'implantation chez le rat et la mesure de l'activité des biopiles. De plus, les électrodes ont été connectées à une antenne pour établir une communication sans fil ; en effet, cela permettrait une mesure non invasive de l'activité enzymatique.En conclusion, ces travaux ont permis d'identifier un hydrogel pouvant être utilisé pour revêtir les électrodes de biopiles. Le sous-produit libéré lors de la biodégradation favorise l'angiogenèse au voisinage du matériau. Grâce à ce revêtement, on peut donc s'attendre à un échange accru d'analytes et d'oxygène, préalable indispensable à l'activité enzymatique
Biological multi-functionalization and surface nanopatterning of biomaterials by Zhe Annie Cheng( )

1 edition published in 2013 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Le but de la conception d'un biomatériau est de mimer les modèles qui puissent être représentatifs de la matrice extracellulaire (MEC) existant in vivo. Cet objectif peut être atteint en associant une combinaison de cellules et des facteurs biologiques à un biomatériau sur lequel ces cellules peuvent se développer pour reconstruire le tissu natif. Dans cet étude, nous avons crée des surfaces bioactives nanostructurées en combinant la nanolithographie et la fonctionnalisation de surface, en greffant un peptide RGD ou BMP-2 (bone morphogenetic protein 2). Nous avons étudié l'effet de cette nanodistribution sur le comportement des cellules souches mésenchymateuses en analysant leur adhésion et différentiation. Nous notons que la nanodistribution des peptides induit une bioactivité qui a un impact sur l'organisation du cytosquelette, la conformation des fibres de stresse de l'actin, la maturation des adhésions focales (AFs), et le commitment des cellules souches. En particulier, l'aire, la distribution, et la conformation des AFs sont affectes par la présence des nanopatterns. En plus, le RGD et le BMP-2 changent le comportement cellulaire par des voies et des mécanismes différents en variant l'organisation des cellules souches et la maturation de leurs AFs. La nanodistribution influence de façon évidente les cellules souches en modifiant leur comportement (adhésion et différenciation) ce qui a contribué et ce qui contribuera à améliorer la compréhension des interactions des cellules avec la MEC
Multiscale femtosecond laser surface texturing of titanium and titanium alloys for dental and orthopaedic implants by Alexandre Cunha( )

1 edition published in 2015 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

In the present thesis the surface texturing of Ti alloys using femtosecond laser direct writing method is explored as a potential technique to enhance the wettability of dental and orthopaedic implants by biological fluids and matrix mineralisation (bone formation), while reducing bacteria adhesion and biofilmformation. The surface texture was combined with biofunctionalisation by covalent grafting of a RGD peptide sequence as well. The surface textures can be classified as follows: (a) Laser-Induced Periodic Surface Structures-LIPSS; (b) nanopillars arrays(NP); (c) arrays of microcolumns covered with LIPSS (MC-LIPSS), forming a bimodal roughness distribution. Laser texturing enhances surface wettability by water andHank"s balanced salt solution (HBSS) and introduces wetting anisotropy, crucial incontrolling the wetting behaviour. Matrix mineralisation is observed for all surfaces of both Ti alloys when human mesenchymal stem cells (hMSCs) are cultured in osteogenic medium. Matrix mineralisation and formation of bone-like nodules are significantly enhanced on LIPSS and NP textured surfaces. On the contrary, Staphylococcus aureusadhesion and biofilm formation are significantly reduced for LIPSS and NP textured surfaces. The biofunctionalisation of the laser textured surfaces of cp Ti is sucessfully achieved. In general, these results suggest that surface texturing of Ti alloys using femtosecond laser direct writing is a promising method for enhancing surface wettability of dental and orthopaedic implants by biological fluids and their osseointegration (osteoblastic differentiation and matrix mineralisation), while reducing Staphylococcus aureus adhesion and biofilm formation. Finally, the combination of laser texturing and covalent grafting of a RGD peptide sequence may be potentially useful for increasing cell adhesion and facilitating bone formation
Nanotopographies bioactives pour le contrôle de la différenciation des cellules souches mésenchymateuses pour des applications en ingénierie de tissu osseux by Catarina Realista Coelho Dos Santos Pedrosa( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Nanotopography with length scales of the order of extracellular matrix elements offers the possibility of regulating cell behavior. Investigation of the impact of nanotopography on cell response has been limited by inability to precisely control geometries, especially at high spatial resolutions, and across practically large areas. This work allowed the fabrication of well-controlled and periodic nanopillar arrays of silicon to investigate their impact on osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells (hMSCs). Silicon nanopillar arrays with critical dimensions in the range of 40-200 nm, exhibiting standard deviations below 15% across full wafers were realized using self-assembly of block copolymer colloids. To investigate if modifications of surface chemistry could further improve the modulation of hMSC differentiation, mimetic peptides were grafted on the fabricated nanoarrays. A peptide known for its ability to ameliorate cell adhesion (RGD peptide), a synthetic peptide able to enhance osteogenesis (BMP-2 mimetic peptide), and a combination or both molecules were covalently grafted on the nanostructures.Immunofluorescence and quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) measurements reveal clear dependence of osteogenic differentiation of hMSCs on the diameter and periodicity of the arrays. Moreover, the differentiation of hMSCs was found to be dependent on the age of the donor. Surface functionalization allowed additional enhancement of the expression of osteogenic markers, in particular when RGD peptide and BMP-2 mimetic peptide were co-immobilized. These findings can contribute for the development of personalized treatments of bone diseases, namely novel implant nanostructuring depending on patient age
Multifonctionnalisation de surface polymère pour le recrutement, l'adhésion et la différenciation des progéniteurs endothéliaux by Caroline Royer( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les maladies cardiovasculaires sont l'une des principale causes de mortalité dans le monde, engendrant le décès de plus de 17 millions de personnes par an. Ce chiffre éloquent augmentera jusqu'à atteindre selon l'OMS 23,4 millions de décès en 2030. Ces maladies sont associées à un rétrécissement de la lumière des vaisseaux sanguins qui peut entrainer une occlusion partielle ou complète du vaisseau. Le traitement le plus souvent utilisé est un traitement chirurgical visant à créer un pont qui va contourner la section obstruée, ou une section lésée.Actuellement, les conduits les plus utilisés pour les greffes sont les vaisseaux autologues, à savoir la veine saphène ou l'artère thoracique interne. Seulement, ces substituts ne peuvent être utilisés en remplacement que s'ils sont sains. L'alternative aux vaisseaux autologue est l'utilisation de substituts synthétiques. Due à un certain manque de biocompatibilité de ces greffons synthétiques, après quelques années seulement, un phénomène de thrombose s'installe, en cause ; l'absence de cellules endothéliales (CEs) qui recouvrent l'intérieur du substitut.Le point clé réside ici dans la fabrication d'un matériau capable de fournir au CEs un environnement favorable à leur adhésion et leur prolifération pour permettre la génération d'un endothélium à l'intérieur d'un substitut synthétique. In vivo, les cellules capables de coloniser de tels matériaux sont les cellules progénitrices endothéliales, ces cellules sont capables de se différencier en cellules endothéliales matures et possèdent une capacité de prolifération supérieure aux cellules matures. Elles sont capables de réparer les vaisseaux et pourront donc être ciblées afin d'être recrutées in situ et ainsi endothélialiser le biomatériau.C'est dans ce contexte que nous avons choisi de modifier de façon chimique la surface d'un matériau model, un film de PET avec quatre principes actifs innovants sélectionnés pour leur capacité à induire l'adhésion des cellules ou leur différentiation pour permettre la régénération d'un endothélium à la surface du matériau.Ce projet a permis dans un premier temps de mettre au point un protocole pour greffer des principes actifs de façon covalente avec une densité reproductible et de façon microstructurée en utilisant la photolithographie. Ici, les peptides GRGDS et GHM ont été greffés pour améliorer l'adhésion des cellules, le dernier étant spécifique aux cellules endothéliales progénitrices. Le peptide SFLLRN et la sitagliptine ont été greffés pour induire ou accélérer la différenciation des EPCs en CEs matures. Toutes les surfaces ont été caractérisées pour valider le greffage covalent et connaitre la densité de molécules bioactives greffée.D'autre part avec une caractérisation approfondie des EPCs issues du sang de cordon ombilical, certains gènes caractéristiques des cellules souches et endothéliales ont été suivis par immunofluorescence et RT-qPCR pour déterminer leur état de différenciation. Ce travail n'aura été possible qu'après avoir déterminé quels gènes de références nous pouvions utiliser pour étudier le phénotype de trois types cellulaires à savoir, les cellules mononuclées CD34+, les EPCs et des CEs matures (extraites de la veine saphène). [...] En conclusion générale, ce projet prouve que la modification de surfaces des substituts avec des molécules bioactives est indispensable pour rendre le matériau attractif et pour régénérer un endothélium à la surface de celui-ci. Ce travail nous a aidé souligner l'importance de comprendre le comportement des EPCs et leur cinétique de différenciation pour leur utilisation en ingénierie vasculaire
Microscope opto-acoustique utilisant la technique d'acoustique picoseconde pour l'échographie cellulaire by Maroun Abi Ghanem( )

1 edition published in 2014 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'adhésion et les propriétés mécaniques des cellules jouent un rôle crucial dans le fonctionnementcellulaire ainsi que dans l'apparition de maladies dégénératives. Pour mesurer ces quantités, nousavons développé dans ce travail un microscope opto-acoustique pour l'imagerie non-invasive de lamécanique de cellules individuelles avec une résolution sub-cellulaire. Ce microscope utilise latechnique d'acoustique picoseconde qui permet de générer et détecter optiquement des ondesacoustiques avec une large bande s'étendant jusqu'à 1 THz. Dans le but de reproduire lecomportement mécanique des cellules à des fréquences acoustiques supérieures à 10 GHz, uneétude sur des objets mous biomimétiques est menée dans une première partie. Les rigidité, viscositéet épaisseur de ces systèmes multicouches micrométriques sont caractérisées. Dans la deuxièmepartie de ce manuscrit, la technique d'acoustique picoseconde est employée pour imager le contactentre une cellule animale modèle et un biomatériau, ainsi que l'impédance acoustique de cette cellule.Un outil d'analyse nécessaire pour le traitement du signal acoustique est mis en place. Enfin, unmicroscope opto-acoustique opérationnel entre 10 et 100 GHz est présenté dans la dernière partie. Ilest basé sur un dispositif pompe-sonde asynchrone qui permet de produire des images acoustiquesen un temps court (4 pixels/min) avec une résolution axiale de l'ordre d'une dizaine de nm. Cetteapproche est comparable à une échographie mais à l'échelle cellulaire. L'étude de l'adhésion et despropriétés mécaniques de plusieurs types de cellules à différents stades de maturation est abordée.Des images topographiques des zones fines (< 50 nm) d'une cellule sont également analysées. Lemicroscope développé durant cette thèse offrira la possibilité d'explorer de nouvelles pistes derecherche dans les domaines de la biologie cellulaire et des biotechnologies
Biochemical and microscale modification of polymer for endothelial cell angiogenesis by Yifeng Lei( )

1 edition published in 2012 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

La création d'un réseau vasculaire fonctionnel est une préoccupation importante afin d'assurer la parfaite vitalité des produits d'ingénierie tissulaire (IT). La compréhension des mécanismes de l'angiogenèse est essentielle dans un objectif de synthèse de produits d'ingénierie tissulaire vascularisés. Dans ce travail, nous avons visé à caractériser le microenvironnement responsable de l'angiogenèse des cellules endothéliales (CEs). Pour cela, nous avons élaboré des biomatériaux bioactifs (polymères fonctionnalisés par des peptides, et contrôlé leur distribution à l'échelle micrométrique) afin de mimer une situation physiologique des CEs.Dans en premier temps, nous avons mis au point une stratégie de fonctionnalisation biochimique d'un matériau polymère (le polyéthylène téréphtalate, PET) en utilisant des peptides spécifiques des CEs. L'immobilisation de ces peptides a permis d'assurer une bioactivité de ces surfaces, et l'amélioration des fonctions des CEs comme l'adhésion, l'étalement et la migration cellulaire.Ensuite, notre travail s'est inscrit dans l'évaluation de l'impact d'une distribution contrôlée de peptides en surface de matériaux (acquise par photolithographie) sur le comportement des CEs et sur l'angiogenèse. Nos résultats ont montré que les CEs adhèrent et sont alignés sur les « micropatterns » peptidiques quelle que soit la taille de ces « micropatterns » (lignes de largeurs comprises entre 10 et 100 µm). Nous avons mis en évidence que la taille des « micropatterns » bioactifs a un réel impact sur le comportement des CEs (l'étalement, l'orientation et la migration cellulaire). La morphogenèse des CEs (la formation d'un « tube-like ») a été mise en évidence sur des matériaux microstructurés par des lignes peptidiques de 10 et 50 µm de largeur, quels que soient les peptides RGD ou SVVYGLR immobilisés en surface. Nous avons montré que la lumière de structures tubulaires peut être constituée d'une à quatre cellules selon la contrainte géométrique appliquée sur les « micropatterns ». Nos travaux ont montré que le « sprouting » ainsi que la formation du réseau vasculaire peuvent être induits seulement sur des surfaces « micropatternés » par des peptides SVVYGLR. Nos résultats démontrent que l'induction de l'angiogenèse est multiparamétrique. Celle-ci est dépendante de constituants biochimiques ainsi que de leur micro-distribution.Troisièmement, nous avons utilisé la modélisation mathématique pour comprendre l'impact de « micropatterns » bioactifs sur la migration des CEs. Un modèle de type continu Patlak-Keller-Segel a été utilisé, et les résultats numériques sont bien conformes avec nos résultats expérimentaux. Pour finir, nos travaux se sont focalisés sur l'étude de la stabilisation de ces structures tubulaires. Les résultats ont montré que les cocultures de CEs avec les péricytes, ainsi que le recrutement de composant de membrane basale (Matrigel) peuvent stabiliser ces structures vasculaires.En conclusion générale, le travail réalisé dans cette thèse a prouvé que le « micropatterning » des principes bioactifs sur polymères est efficace pour stimuler l'angiogenèse et pour construire une vascularisation fonctionnelle. Enfin, ce travail a permis de comprendre la biologie de l'angiogenèse et pourra aider indéniablement tous les travaux en cours s'inscrivant dans l'ingénierie tissulaire
 
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Superabsorbent polymers : chemical design, processing, and applications
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M C Durrieu wetenschapper

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