Helena Prado Felgueiras

Synthèse et greffage de polymères bioactifs pour créer des surfaces biomimétiques capables de contrôler la réponse de l'hôte : Étude des mécanismes biologiques à l'origine de l'activité observée: Dans cette étude, nous avons combiné les bonnes propriétés mécaniques de l'alliage de titane Ti6Al4V avec les excellentes propriétés biologiques apportées par le greffage d’un polymère « bioactif » le poly(styrène sulfonate de sodium) (poly(NaSS)). Le greffage chimique du poly(NaSS) réalisé à partir de la surface de l'alliage a permis de générer des biomatériaux « fonctionnalisés » et « bioactifs ». Sur ces substrats, la réponse de cellules ostéoblastiques de la lignée MC3T3-E1 a été étudiée en présence et en absence de protéines d’intérêt (seules ou en mélange). Nous avons pu mettre en évidence l’effet de ces protéines, de leur conformation et de leur compétitivité sur la réponse cellulaire (adhésion, étalement, différenciation). Dans des conditions de culture sans sérum, la seule présence du poly(NaSS) améliore la réponse cellulaire en augmentant l’adhérence, l’étalement et en prolongeant la viabilité cellulaires. Nous avons montré qu’en présence du poly(NaSS) la Fn joue un rôle majeur dans l'attachement précoce des cellules quel que soit le milieu de culture même « déplété » en certaines protéines. D’autre part nous avons également montré que le poly(NaSS) modifie la conformation des protéines adsorbées en augmentant l'exposition de leurs sites de liaison « actifs », tels que le peptide RGD dans la molécule Fn favorisanr ainsi l’adhésion et la fixation cellulaires par le biais des intégrines. Entre toutes les protéines étudiées, Col I a été identifiée comme la protéine qui stimule de manière la plus significative la minéralisation de la matrice ostéoblastique, en augmentant l'activité de la phosphatase alcaline et la production de phosphate et de calcium. Les surfaces greffées de poly(NaSS) pré-adsorbées du mélange protéique Fn & Col I favorisent l'expansion cytoplasmique des ostéoblastes, leur force d'attachement, leur différenciation et leur minéralisation. La compétitivité des protéines Fn, Col I et BSA protéine a également été étudiée. En résumé, le poly(NaSS) greffé sur des surfaces de Ti6Al4V propose une solution prometteuse pour l'ostéointégration rapide des biomatériaux, avec des applications possibles dans les domaines orthopédiques et dentaires.

Essential oils (EOs) play a pivotal role in wound healing as sustainable bioactive agents capable of counteracting infections and enhancing wound healing. Nevertheless, their application remains limited by challenges such as high volatility, photothermal resistance, and a tendency toward oxidative degradation. Encapsulation of EOs offers a promising strategy to overcome these issues by enhancing their chemical stability and solubility, reducing evaporation rates, and preserving the integrity of bioactive components. Additionally, the application of encapsulated EOs enables their controlled and sustained release, thereby enhancing both bioavailability and therapeutic performance. Eucalyptus citriodora EO was investigated, both in its free form or loaded into lignin-based polyelectrolyte complex (PEC) nanoparticles (NPs), representing an innovative and powerful tool against diabetic foot infection (DFI) occurrence. NPs composed of quaternized lignin (QL) and carboxymethyl lignin (CML), electrostatically interacting, and further cross-linked with tannic acid (TA) were able to encase EO at a loading efficiency of 87.05 ± 0.07%. The NPs displayed sizes of around 150–180 nm, a ζ-potential of −18.90 ± 0.71 mV, and a polydispersity index (PdI) of 0.290 ± 0.01. The lignin-based PEC NPs exhibited a release of 17 ± 0.05% for E. citriodora EO during 24 h of in vitro evaluation, while incubated in phosphate-buffered saline (PBS). E. citriodora EO-loaded lignin-based PEC NPs showed antibacterial activity toward reference strains of Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis (0.96 ± 0.04 and 1.06 ± 0.06 cm, respectively), as well as antioxidant activity by free-radical scavenging activity via the DPPH method. The free E. citriodora EO exhibited higher cytotoxic effects toward human fibroblast and keratinocyte cell lines when compared to their NP-associated forms. EO loading into lignin-based PEC NPs significantly reduced its harmful effects on the eukaryotic cells, demonstrating the safety impact of these NP formulations. Overall, this study enhances the potential of lignin-based PEC NPs, loaded with E. citriodora EO as an efficient tool to kill relevant Gram-positive bacteria present in DFIs, yet exert antioxidant and cytocompatibility effects, thereby aiding in the wound healing process.