Synthesis of amphiphilic linear and comb-like terpolymers with epoxidized double-bond and their self-assembly into magnetic vesicles with shape fixing ability under UV cross-linking - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2023

Synthesis of amphiphilic linear and comb-like terpolymers with epoxidized double-bond and their self-assembly into magnetic vesicles with shape fixing ability under UV cross-linking

Synthèse de terpolymères amphiphiles linéaires et com-blike à double liaison époxydée et leur auto-assemblage en vésicules magnétiques avec capacité de fixation de forme sous réticulation UV

Diana Kazaryan
  • Function : Author
  • PersonId : 1337172
  • IdRef : 275016315

Abstract

Magnetic polymersomes containing iron oxide magnetic nanoparticles (IONPs) have been studied mainly in the magnetic hyperthermia concept, as potential anticancer treatment. On the opposite, the use of magnetic polymersomes as mechanical actuators capable of inducing cell apoptosis by strong membrane distortion from within has not been investigated.Herein, the above hypothesis is explored by the synthesis of a new model system. In order to achieve mechanical destruction it is imperative that an anisotropic morphology is attained in order to exert a torque on the membranes when applying a rotating magnetic field (RMF). This work reports the synthesis and investigation of ellipsoid like magnetic polymersomes capable of rotating around their axis after the application of a RMF of low frequency (LF). Specifically, hydrophobically modified IONPs are embedded in the hydrophobic membrane of graft and triblock copolymers designed to self-assemble into a vesicular shape. The graft copolymer consists of a poly(ethylene glycol)-block-poly(amino trimethyl carbonate)(PEG-b-PATC) diblock copolymer that has been further modified via a “grafting to” process,using reductive amination to attach a carbonyl telechelic 1,4-cis-poly(isoprene) oligomer, resulting in the “block-brush” copolymer PEG-b-(PTDOC-g-PI). While the triblock copolymer consist of a divlock copolymer poly(ethylene glycol)-block-poly(trimethylene carbonate) that further modified via an esterification reaction with a carboxyl modified poly(isoprene). The final copolymers are modified once more by partial epoxidation of the PI block, which allowsthefurther cross-linking step.After the formation of the vesicles is confirmed, a static magnetic field is applied which aligns the IONPs inlinear aggregates in its direction. The alignment of the IONPs prompts a morphological shift of the polymersomes, due to the fluid state of the hydrophobic membrane, resulting in an ellipsoid like morphology. The final morphology is permanently stabilized by photo-crosslinking of the hydrophobic membrane via a ring-opening polymerization of the epoxidized poly(isoprene) block.
Les polymersomes magnétiques contenant des nanoparticules magnétiques d'oxyde de fer (IONP) ont été étudiés principalement dans le concept d'hyperthermie magnétique, en tant que traitement anticancéreux potentiel. En revanche, l'utilisation de polymersomes magnétiques comme actionneurs mécaniques capables d'induire l'apoptose cellulaire par une forte distorsion membranaire de l'intérieur n'a pas été étudiée.Ici, l'hypothèse ci-dessus est explorée par la synthèse d'un nouveau système modèle. Pour parvenir à une destruction mécanique, il est impératif d'atteindre une morphologie anisotrope afin d'exercer un couple sur les membranes lors de l'application d'un champ magnétique tournant (RMF). Ce travail rapporte la synthèse et l'étude de polymersomes magnétiques de type ellipsoïde capables de tourner autour de leur axe après l'application d'un RMF de basse fréquence (LF). Plus précisément, les IONP modifiés de manière hydrophobe sont intégrés dans la membrane hydrophobe des copolymères greffés et triblocs conçus pour s'auto-assembler en une forme vésiculaire. Le copolymère greffé est constitué d'un copolymère dibloc poly(éthylène glycol)-bloc-poly(amino triméthyl carbonate) (PEG-b-PATC) qui a été encore modifié via un processus de « greffage sur », en utilisant une amination réductrice pour attacher un carbonyle téléchélique Oligomère 1,4-cis-poly(isoprène), aboutissant au copolymère "bloc-brosse" PEG-b-(PTDOC-g-PI). Alors que le copolymère tribloc est constitué d'un copolymère divlock poly(éthylène glycol)-bloc-poly(triméthylène carbonate) qui est ensuite modifié via une réaction d'estérification avec un poly(isoprène) modifié par carboxyle. Les copolymères finaux sont à nouveau modifiés par époxydation partielle du bloc PI, ce qui permet une nouvelle étape de réticulation.Une fois la formation des vésicules confirmée, un champ magnétique statique est appliqué qui aligne les agrégats linéaires IONP dans sa direction. L'alignement des IONP provoque un changement morphologique des polymersomes, en raison de l'état fluide de la membrane hydrophobe, résultant en une morphologie de type ellipsoïde. La morphologie finale est définitivement stabilisée par photo-réticulation de la membrane hydrophobe via une polymérisation par ouverture de cycle du bloc poly(isoprène) époxydé.
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Dates and versions

tel-04401363 , version 1 (17-01-2024)

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  • HAL Id : tel-04401363 , version 1

Cite

Diana Kazaryan. Synthesis of amphiphilic linear and comb-like terpolymers with epoxidized double-bond and their self-assembly into magnetic vesicles with shape fixing ability under UV cross-linking. Polymers. Université de Bordeaux, 2023. English. ⟨NNT : 2023BORD0225⟩. ⟨tel-04401363⟩
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