Equipe DOLPHIN : Nano-Bio-Matériaux pour la Vie

Nanoparticules anthropiques fonctionnalisées

L’équipe s’intéresse à la synthèse maîtrisée et/ou au développement de méthodes de synthèse et de fonctionnalisation de nanoparticules de taille, de forme et de propriétés contrôlées qui seront utilisées seules ou intégrées à un dispositif médical.
Il s’agit de développer, de façon maîtrisée et sécurisée, des nanoparticules anthropiques (organiques ou inorganiques) fonctionnalisées pour des applications en nanomédecine (systèmes «cœur-coquille» multifonctionnels et /ou nanoparticules magnétiques fonctionnalisées pour la théranostique ; nanoparticules "molles naturelles" pour la vectorisation de principes actifs : nanoliposomes (collaboration avec le LiBio/ENSAIA/UL, porteur de la thématique) ou des nanocapsules à base de polysaccharides (thèse de) pour une administration contrôlée de médicaments, ciblant les maladies et/ou la régénération tissulaire.

Thèses :

• Pierre Venturini (financement Région, 2014- 2017)
• Thomas Girardet (financement MESRI, en cours)
• Adrien Yepseu (Codirection Cameroun, en cours)
• Charles Roux-Pertus (financement DGA, 2015-2019)

Projets :

• Projet Région / CNRS : Élaboration contrôlée et caractérisation de nanoparticules d'oxydes de fer fonctionnalisées pour des applications biomédicales
   
• PEPS Mirabelle + : SoilMagnetic Signature Oscillation: A proxy to  stimate Metal Bioavailability” (SIGMABIO)  Porteur :  ZegeyeAsfaw (LIEC) (2019-2022)

Articles :

• Carbon Nanostructures in Cancer Diagnosis and Therapy, Bendjemil B, Cleymand F, Pichler T, Knupfer M, Fink J.
  J Nanom Nanos Tech: JNNT-110. (2019)
• Elaboration of hydroxyapatite nanoparticles and chitosan/hydroxyapatite composites: a present status
  D Boudemagh, P Venturini, S. Fleutot, F. Cleymand
  Polymer Bulletin 1-33 (2019)
  https://doi.org/10.1007/s00289-018-2483-y
• In situ Glyco-nanostructure formulation via photo-polymerization induced self-assembly 
  Ferdji, P venturini, F Cleymand, C Chassenieux, JL Six
  Polymer chemistry 9, 2868-2872, (2018), K
   
• Facile One‐Step Synthesis of Polyoxazoline‐Coated Iron Oxide Nanoparticles
  S Fleutot, F. Cleymand, T Hauet, JC Dupin, P. Venturini, J. Ghanbaja, H. Martinez, JJ Robin, V. Lapinte
  ChemistrySelect, Vol.3(42), p.11898-11901, (2018)
   
• Nanoliposomes of marine lecithin, a new way to deliverTGF-β1
  G. Dostert, C. J. F. Kahn, P. Menu, B. Mesure, F. Cleymand, M. Linder, É. Velot, E. Arab-Tehrany
  Journal of Biomaterials and tissue engineering 7,11, 1163-1170, (2017)
   
• Effect of the Functionalization Process on the Colloidal, MRI, and Bioelimination Properties of Mono- or Bisphosphonate-Anchored Dendronized Iron Oxide Nanoparticles
  A. Walter, A. Garafalo, P. Bonazza, F. Meyer, H. Martinez, S. Fleutot, C. Billotey, J. Taleb, D. Felder-Flesch, S. Begin-Colin, ChemPlusChem, 82 (4), 647-65 (2017)    
   

Biomatériaux bioinspirés pour l’ingénierie tissulaire et la médecine régénérative

La nature est source d'inspiration pour le développement de nouvelles classes de biomatériaux et de processus, combinant des outils de chimie, de physique, de science des matériaux et d’ingénierie.

L’équipe conçoit et produit des biomatériaux artificiels et/ou avec des produits naturels (mise au point et optimisation de l’extraction directement de l’agro-ressource) qui imitent étroitement les propriétés physico-chimiques, mécaniques et biologiques des systèmes naturels et/ou vivants.

La recherche se concentre sur la conception et la fabrication de systèmes biomimétiques avancés ; ils peuvent être adaptés pour apporter des solutions nouvelles et innovantes dans le domaine des dispositifs médicaux fonctionnels, bioactifs, biodégradables. Ces travaux ont des applications en médecine personnalisée, telle que l’ingénierie tissulaire.

L’équipe explore également l'utilisation d'assemblage couche par couche et la bio-impression 3D/4D (développement de bioencres) pour développer des échafaudages à architecture multi-échelles contrôlée capables d'exposer les cellules à des micro-environnements personnalisés. L’utilisation des nano/micro technologies (et leur développement) permet de produire des structures 3D hiérarchiques pouvant être stimuli-répondantes.

Thèse : 
A Poerio (coll WFI/USA et CICECO/Portugal), financement LUE doctorate

Projets :

• 2019-2021 : Chaire Gutenberg 2019 obtenu par le Pr JF Mano intitulé « CARDIOGEL – Advanced bioinspired hybrid hydrogels for cardiac regeneration »
   
• 2018-2021 :  Professor@lorraine pour le Pr João F Mano (Portugal) et laboratoire satellite Tissu Engeneering and Regenerative Medicine: Porteur du projet et responsable du dossier ERC Advanced
   
• 2015, ERC proof of concept 2017, ERC Advanced 2020, ERC PoC 2020
   
• « Professor@lorraine est un programme de l’ISITE Lorraine Université d’Excellence (LUE) visant à consolider les collaborations de classe mondiale par l’accueil pluriannuel de chercheurs internationaux de haut niveau »
   
• 2014-2021 Projet ASCATIM (Assistance Cardiaque dans le Traitement de l‘Infarctus Myocardique)  FEDER-FSE Lorraine et massif des Vosges relatif au Développement d‘un exosquelette cardiaque. Porteurs JP Jehl et N. Tran (Ecole de Chirurgie Nancy Lorraine)
   
• Projet PACTE IMT Grand Est / TechLab "Biomatériaux et Biomimétisme" dans l’action financée intitulée "Techlabs et LivingLabs pour la formation aux technologies numériques dans les domaines de la santé et de la médecine personnalisée"
   
• Projet thématique intra-IJL intitulé « Biomatériaux Bioinspirés pour l‘ingénierie tissulaire et la médecine régénérative » (2019-2022) en collaboration avec : les équipes Micro et Nanomécanique pour le Vivant ; Physique, Mécanique et Plasticité, Films Minces pour l'Energie et Applications ; les centres de compétences MagCryo, X-Gamma et 3M.
   
• 2015-2017 : Chercheur d’avenir 2015  FEDER-Grand Est

Articles :

• Surface Micro‐and Nanoengineering: Applications of Layer‐by‐Layer Technology as a Versatile Tool to Control Cellular Behavior
  MP Sousa, E Arab‐Tehrany, F Cleymand, JF Mano
  Small, Volume 15 Issue 30 ,1901228 (2019)
   
• Bioactive films containing alginate-pectin composite microbeads with Lactococcuslactissubsplactis:Physicochemical characterization and antilisterial activity
  M. Bekhit, E. Arab-Tehrany, C. J.F. Kahn, F. Cleymand, S. Fleutot., S. Desobry, L. Sánchez-González
  Int. J. Mol. Sci., 19(2), 574 (2018)
  
   
• Multilayered membranes with tuned well arrays to be used as regenerative patches
  ActaBiomaterialia 57, 313-323 (2017)
  N. I. Martins, M. P. Sousa, C. A. Custódio, V. C. Pinto, P. J. Sousa, G. Minas, F.Cleymand, João F. Mano.
   
• Synthesis and Characterization of Nanofunctionalized Gelatin Methacrylate Hydrogels
  K. Rahali, G. Ben Messaoud, C. J.F. Kahn , L. Sanchez-Gonzalez , M. Kaci, F. Cleymand , S. Fleutot, M. Linder , S. Desobry, E. Arab-Tehrany
  Int. J. Mol. Sci., 18(12), 2675, (2017)
   
• Multiscale characterization of the hierarchical structure of Dynasteshercules elytra
  C. Roux-Pertus, E. Oliviero, V. Viguier, F. Fernandez, F. Maillot, O. Ferry, S. Fleutot, João F. Mano, F.Cleymand
  Micron 101, 16-24, (2017)
   
• Membranes combining chitosan and natural-origin nanoliposomes for tissue engineering
  F. Cleymand, H. Zhang, G. Dostert, P. Menu, E. Arab-Tehrany, E. Velot, João F. Mano
  RCS Advances, 6, 83626-83637 (2016)
   
• Elastic chitosan/ chondroitin sulphate multilayer membranes, Biomed Mater. 11(3):035008, (2016), MP Sousa, F. Cleymand, João F Mano
   
• Effects of radio frequency (RF) Cold plasma on chitosan and its nanoliposome blend thin films for tissue engineering applications
  Zhang H.Y., Cleymand F., Kahn C.J.F., Linder M.; Henrion G., Dahoun A., Arab-Tehrany E.
  Carbohydrate polymers, 93(2), 401-411, (2013)
   
• Structural, mechanical and barrier properties of active PLA–antioxidant films
  Jamshidian M., Arab Tehrany E., Imran, M., Akhtar, M.J,Cleymand, F., Desobry, S.
  Journal of Food Engineering, 110, 2012, 380-389
   
• Effects of synthetic phenolic antioxidants on physical, structural, mechanical and barrier properties of poly lactic acid Film
  Jamshidian M., Arab Tehrany E., Cleymand F., Leconte S., Falher T., Desobry S.
  Carbohydrate Polymers. 87 (2), 2011, 1763-1773
   

Modèles pour la santé

L’équipe développe :

• des modèles expérimentaux, tels que : organoïdes sous forme d’hydrogel avec des protéines humaines ou élaborées par bioimpression 3D à l’aide de nouvelles bio-encres ; surfaces à motifs nano / micro-topographiques, à contraste physique ou chimique produites sur une variété de matériaux. Ces nouvelles plateformes pourraient être utilisées pour contrôler le comportement cellulaire et les profils de libération des médicaments ou pour le screening haut débit de nouveaux principes actifs ou médicaments  pour des applications en médecine régénérative ou pour la lutte contre le cancer.
   
• des modèles numériques : l’objectif est de mieux comprendre et de modéliser le comportement biomécanique de la cornée humaine (Abaqus) pour étudier des physiopathologies associées au kératocône.

Thèse :

Nicolas Falgayrettes (UMI GT Lorraine, CHRU Metz) : Numérisation de la Cornée Humaine. Collaboration avec l’hôpital de Mercy (DR JM Perone) / co-direction avec GeargiaTech Loraine (Pr E. PatOor),

Projets :

• Projet "Soutien à l’Emergence de Projets 2019" du Cancéropôle Est : nouvelle plateforme pour développer des modèles d'ostéosarcome in vitro 3D humanisés pour le criblage et la validation de médicaments : Des Hydrogels à base de lysats plaquettaires humains (2019 – 2021)
   
• Projet émergent 2019 LUE : Etude, sur puces microfluidiques, du Transfert de molécules Actives Vectorisées par nanoliposomes au travers d’un modèle barrière (Porteur : Libio/Biopôle)
   
• Projet Région : Étude et optimisation de l’intégration biomimétique des piliers implanto-prothétiques au sein de l’environnement parodontal marginal (2016-2017)

Articles :

• Fretting-corrosion behavior on dental implant connection in human saliva
  P.  Corne, P. De March, F Cleymand, J. Geringer
  Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials Volume 94, Pages 86-92 (2019)
   
• Surface Micro‐and Nanoengineering: Applications of Layer‐by‐Layer Technology as a Versatile Tool to Control Cellular Behavior
  MP Sousa, E Arab‐Tehrany, F Cleymand, JF Mano
  Small, Volume:15 Issue:30 Article Number: 1901228 (2019)

Elaboration

• Elaboration par chimie douce ou par chimie en solution de matériaux organiques et inorganiquez
   
• Synthèse micro-onde, hydrothermale, par co-précipitation, sol-gel, polyol, par microémulsion de nanoparticules y compris des nanoparticules magnétiques nues ou fonctionnalisées
   
• Mise en forme des biomatériaux par "solvant casting", "spin coating", "deep coating", "électrospinning", "électrospraying" et par bioimpression 3D/4D y compris le développement et l’optimisation de techniques "fait-maison"
   
• Elaboration d’organoïdes par différentes techniques dont la bioimpression 3D/4D, les techniques layer-by-layer, les hydrogels
   
• Mise au point et optimisation de bio-encres
   
• Fonctionnalisation des surfaces
   

Caractérisation

Maîtrise des caractérisations multi-échelles, chimiques, physiques, mécaniques et biologiques adaptées aux biomatériaux et nanoparticules : réalisation des expériences et interprétations.

• Détermination des structures par diffraction électronique, rayons X et analyses de surface par photoémission X haute résolution (XPS)
   
• Etude des propriétés structurales et morphologies des surfaces par microscopie à force atomique (AFM) et mesure des propriétés mécaniques, magnétiques, électriques locales par Spectroscopie champ proche (SCP)
   
• Etude de la biocompatibilité des matériaux
   
• Mise au point de bioencres et d’organoïdes 3D
   
• Développement de biomatériaux sous toutes les formes (hydrogels, des films, des fibres, des nano/micro capsules, des membranes autosupportées, des architecture 3D, nanoparticules organiques ou inorganiques)
   
• Caractérisation de nanoparticules magnétiques multifonctionnelles

Enseignants-Chercheurs

• Franck CLEYMAND
• Solenne FLEUTOT
• Jean-Philippe JEHL
• Emmanuel LAMOUROUX

Doctorants

• Lyns Verel CHE DJI
• Bertrand GUIBERT
• Amr RADWAN

Post-doctorants et CDD

• Mohamed Amine DJEBBI
• Raoua FATTOUM