Copolymères à blocs

Pour les structures à blocs il est nécessaire dans un premier temps de modifier chimiquement l’extrémité anomère du polysaccharide pour introduire une fonction réactive sur ce dernier, avant de le coupler au polyester.

4.1.1. Structures à base de dextrane

Le dextrane est un polysaccharide non chargé de source microbienne qui a été largement exploité²⁴ pour générer des systèmes de délivrance de principe actif. Il existe des structures à base de copolymère dextrane-polyester^75,76, des systèmes à base de dextrane hydrophobisé par une molécule hydrophobe^15,77 ou des systèmes basés sur des chaînes de dextrane fonctionnalisées avec un agent de ciblage³³.

Pour obtenir des copolymères à blocs contenant du dextrane, il est nécessaire dans un premier temps de fonctionnaliser l’extrémité aldéhyde du polysaccharide, notamment par amination réductrice. Le polyester également fonctionnalisé en extrémité de chaîne sera ensuite couplé avec le dextrane modifié pour former un copolymère dextrane-b-polyester (Figure 25).

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4.1.1.1. Les copolymères amphiphiles DEX-b-PLA

Des structures copolymères Dextrane-b-PLA (DEX-b-PLA) ont été synthétisées par la méthode « grafting to » par Zhao et al.⁷⁸ Dans cette étude le dextrane est fonctionnalisé par un groupement propargyle. Le PLA avec une extrémité hydroxyle est modifié par mésylation avec du chlorure de mésyle, puis substitué par de l’azoture de sodium pour générer le PLA-N3. Les deux homopolymères sont ensuite couplés par CuAAC (Figure 26). Des micelles de DEX-b-PLA ont été préparées et ont permis d’incorporer de la doxorubicine. Cette étude a notamment montré que des micelles préparées avec des stéréocomplexes de PLLA et PDLLA sont plus stables que celles préparées à partir d’un seul polymère. Ces travaux ont également vérifié que plus le copolymère est hydrophobe (chaîne de PLA plus longue) plus les micelles formées à partir de ce dernier ont une faible CAC en milieu aqueux.

Ces mêmes copolymères ont été utilisés par Piao et al.79 pour encapsuler du paclitaxel. Dans le cadre de test de cytotoxicité in vivo chez des souris, ces micelles ont montré leur efficacité dans le traitement du cancer du sein (4T1). Ces nano-transporteurs s’accumulent dans les tissus tumoraux grâce à l’effet EPR.

Figure 26 Synthèse de Dextrane-b-PLA par CuAAC (a) Synthèse de PLA azoturé, (b) Synthèse de Dextrane propargylé, (c) Couplage par CuAAC (Zhao et al.75)

4.1.1.2. Les copolymères amphiphiles DEX-b-PCL

Compte tenu de sa plus grande hydrophobie, la PCL est plus utilisée que le PLA pour la préparation de copolymères amphiphiles pour la délivrance de principe actif. Différentes voies de préparation de copolymères DEX-b-PCL sont reportées dans le Tableau 11 .

59 Référence Dextrane PCL Réaction de couplage Nano-transporteurs Principe Actif encapsulé Masse ^{Fonction en} extrémité ^Masse Fonction en extrémité ^Type Taille (nm) Li et al.80 6kDa Dextrane-NH2 3,3 à 6,3kDa PCL-maléimide Aza-Michaël ^{Nanoparticules} 89,2 - 123,3 Doxorubicine

Sun et al.31 Dextrane-SH 3,1kDa PCL-SH

Formation de pont disulfure

Micelles 60

Zhang et al.81 Dextrane-

NH2 ND PCL-CHO ^Amination réductrice ^Micelles 25 - 3500 ^Aucun Zhang et al.81 3,5 et 6kDa Dextrane-propargyle 2 à 6kDa ^{PCL-N3 CuAAC} Micelles et polymersomes 70,9 - 183,2 ^Doxorubicine

Tableau 11 Nano-transporteurs à base de DEX-b-PCL et leurs méthodes de synthèse

Li et al.⁸⁰ ont utilisé une réaction Aza-Michaël pour obtenir la structure DEX-b-PCL. Le Schéma de la synthèse est présenté sur la Figure 27.

Figure 27 Synthèse d'un copolymère Dextrane-b-PCL par double amination réductrice (Li et al.⁸⁰)

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Sun et al.³¹ ont synthétisé un Dextrane-b-PCL avec un lien disulfure clivable en présence du réducteur dithiolthréitol (DTT) (Figure 28). Des micelles préparées avec ce copolymère sont sensibles aux agents réducteurs : en présence de DTT (10mM) la taille des micelles augmente de 60 à 200nm, l’indice de polydispersité des micelles augmente également (de 0,15 à 0,6). Des agrégats de plus de 1000nm se forment en présence de DTT. Les auteurs supposent que l’apparition des agrégats est due au clivage des chaînes de copolymère, ce qui provoque la précipitation des chaînes de PCL non liées à une chaîne de dextrane.

Figure 28 Synthèse de Dextrane-b-PCL, adapté de Sun et al.³¹

(i : Cystéamine, NaBH3CN, DMSO/H2O (v/v 3/1), 60°C 2 jours puis 40°C 2 jours, traité avec 130 mM DTT dans

l’eau pendant 2 jours. ii : Py-SS-Py, pH 2, H2O, température ambiante, 24h. iii : DMF /LiCl, AcOH, 40°C, 24h)

Ces travaux ont montré qu’un lien disulfure entre le dextrane et la PCL permet d’obtenir un système sensible à la concentration en réducteur dans le milieu. Certaines tumeurs présentant un microenvironnement plus réducteur que celui des tissus sains, le système peut permettre une libération préférentielle de la doxorubicine dans les tissus tumoraux.

Zhang et al.82 ont synthétisé un copolymère DEX-b-PCL selon le schéma de la Figure 29. Les chaînes des copolymères s’auto-assemblent en milieu aqueux sous forme de micelles pour les plus hydrophiles, ou de polymersomes pour les plus hydrophobes. Ainsi, la BHL impacte la nature des systèmes formés en milieu aqueux. Les auteurs n’ont encapsulé aucun principe actif dans ces nano-objets permettant de déterminer l’impact des différences de structures sur les propriétés de libération de principe actif.

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Figure 29 Synthèse d'un copolymère Dextrane-b-PCL. (a) Synthèse de PCL par ROP, (b) Amination réductrice à l'extrémité du dextrane (c) Couplage des homopolymères par réaction

d'aza-Michaël (Zhang et al.⁸²)

Enfin, Zhang et al.⁸¹ ont préparé un DEX-b-PCL par réaction de couplage « clic » CuAAC entre une PCL azoturée et un dextrane comportant une liaison triple (Figure 30).

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Ces différents exemples mettent l’accent sur l’intérêt de l’amination réductrice pour la fonctionnalisation de l’extrémité de chaîne du dextrane et sur le fait qu’un grand nombre de méthodes de couplage sont disponibles par la suite pour générer des copolymères à blocs amphiphiles Dextrane-b-polyester.

4.1.2. Structure à base de chitosane : limitation

Dans le cas du chitosane les méthodes précédentes ne peuvent pas être appliquées. Compte tenu de la présence des fonctions amine des motifs glucosamine, il est difficile d’effectuer une amination réductrice sur l’extrémité aldéhyde du chitosane car les fonctions amine de la chaîne peuvent former une base de Schiff avec cet aldéhyde. Pour cette raison, les structures à blocs à base de chitosane ne sont pas décrites. On s’intéressera donc aux structures greffées qui ne font pas intervenir les extrémités de chaîne du chitosane. Néanmoins, une méthode de fonctionnalisation du chitosane à son extrémité aldéhyde a été développée par Guerry et al.⁸³ après blocage des fonctions amine de la chaîne. Cette méthode a été utilisée uniquement pour synthétiser des copolymères greffés à structure « inverse » PCL-g-CHT et sera détaillée lors de l’étude des structures « inverses ».