Projet ANR-15-CE09-0021 – PREPROPOSAL : Elaboration de nanocapsules à base de protéines et de polysaccharides par nanoprécipitation
Programme : Nanomatériaux et nanotechnologies pour les produits du futur (DS0305) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Julien Bernard (Institut National des Sciences Appliquées de Lyon - Laboratoire d'Ingénierie des Matériaux Polymères)
Partenaires : Laboratoire public; Universiti Teknologi Nanyang
Montant : 245200.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 36 mois
Résumé : S’appuyant sur un consortium multidisciplinaire et complémentaire, le projet international Franco-Singapourien PREPROPOSAL a vocation à développer de nouveaux systèmes de vectorisation submicroniques fonctionalisés à base de biopolymères.
Plus précisément, PREPROPOSAL a pour objectif d’exploiter le procédé « one-pot »  de nanoprécipitation pour la conception de nanocapsules biodégradables à propriétés mécaniques et perméabilité modulables à base de protéines et de polysccharides.
Le principe de ce procédé repose sur la formation spontanée (sans surfactant) d’une dispersion de nano-gouttelettes d’huile par simple addition d’eau dans un mélange huile/solvant miscible à l’eau dans un certain domaine de concentration, le domaine ‘Ouzo’.
Dans le cadre de ce projet, nous nous attacherons à élaborer des « nano-véhicules » à propriétés avancées en transposant le procédé de nanoprécipitation à des protéines recombinantes appelées « suckerines » produites par Escherichia coli (et présentant des propriétés analogues aux protéines de soie d’araignée) et à des polysaccharides non-immunogènes.
L’étude approfondie des diagrammes de phases des systèmes ternaires suckerine/eau/solvant organique, polysaccharide/eau/ solvant organique et huile/eau/solvant organique et leur superposition permettront dans un premier temps d’identifier les conditions pour lesquelles le basculement de solvant provoque non seulement la formation d’une dispersion nanométrique homogène de gouttelettes d’huile mais également la déposition du (ou des) biopolymère(s) à la surface des gouttelettes (qui constituent alors des gabarits) générant de fait des nanocapsules.
L’encapsulation d’éléments bioactifs (hydrophobes) au sein des nanocapsules est réalisée de façon concomitante en introduisant directement ces composés dans la solution organique (contenant également l’huile) avant le basculement de solvant.
L’utilisation combinée des suckerines qui présentent une certaine propension à s’auto-organiser en feuillets ß (une conformation appelée à renforcer mécaniquement les parois des nanocapsules) et de polysaccharides fonctionnalisés (par des fluorophores, des ligands…)  assurera la préparation en une étape de nanocapsules mécaniquement stables et à perméabilité ajustable.
Les propriétés finales des nanocapsules (biodégradabilité, barrières, mécaniques…) seront enfin aisément modulées en modifiant i) la séquence des protéines utilisées afin d’en accentuer la protéolyse, de conférer un caractère pH-stimulable aux parois (notamment par insertion de motifs di-Hydroxylphenyalanine) ou de réticuler chimiquement les parois (par insertion de motifs Tyrosine), ii) les proportions de protéines et de polysaccharides engagés ou iii) le procédé de nanoprécipitation (co-précipitation ou précipitations séquentielles des biopolymères).
En dépit de leur énorme potentiel dans le domaine biomédical, les systèmes de vectorisation à base de protéines restent peu décrits en raison de difficulté synthétiques majeures. Dans ce contexte, la préparation de nanocapsules fonctionalisées à base de suckerines et de polysaccharides par nanoprécipitation constituera une avancée majeure dans le domaine de la vectorisation.