Zaineb BOUAZIZ
a soutenu sa thèse le 17 juillet 2018 :
L’élaboration des nouveaux (Bio)-matériaux et leurs applications dans le domaine médical
École doctorale Sciences Chimiques Balard
Préparée au sein de l’école doctorale Sciences Chimiques Balard et de l’unité de recherche – Institut Européen des Membranes (UMR 5635) – .
Spécialité : Chimie et Physicochimie des Matériaux
devant le jury composé de :
• Maguy JABER, Professeur, Université Pierre et Marie Curie – Rapporteur
• Hervé QUIQUAMPOIX, Directeur de recherche, INRA – Rapporteur
• Sophie TINGRY, Directeur de recherche, CNRS – Examinateur
• Sébastien BALME, Maitre de conférences, Université de Montpellier – Directeur de thèse
• Abdesslem BEN HAJ AMARA, Professeur, Université de Carthage – Directeur de thèse
• Laurence SOUSSAN, Maitre de conférences, ENSCM – Invitée
Résumé :
Le confinement des antibiotiques dans des matrices inorganiques, constituent une classe de matériaux particulièrement bien adaptée, pour la conservation de leurs activités. Cette thèse à pour objectifs: (1) d’établir une corrélation entre la localisation des antibiotiques dans les matrices HDL et leur activité antibactérienne, (2) de définir la matrice la plus adéquate pour protéger les antibiotiques de la dégradation thermique et/ou photonique. Nous nous sommes intéressés à étudier l’influence de la localisation de l’antibiotique dans le matériau sur son activité antibactérienne, et de vérifier si la phase HDL peuvent protéger les antibiotiques de la dégradation thermique et/ou photonique.
Dans ces travaux, nous avons utilisé des hydroxydes doubles lamellaires (HDL) de type Zn2Al, Mg2Al, Ni2Al et Mn2Al comme des supports pour différentes types d’antibiotiques (cycline, polypeptide et enzymatique). Nous avons étudié l’immobilisation de deux antibiotiques de types cyclines tetracycline (TCH) et oxytetracycline (OXY), par deux méthodes (la coprécipitation et l’échange anionique). Nous avons étudié l’impact de l’irradiation du UV ou/et stockage à différentes températures (30, 60 et 120°C) pour évaluer leurs activités antibactériennes. Les résultats ont montré que les antibiotiques sont localisés à la surface des grains de la phase HDL. Les matériaux préparés par coprécipatation présentent un taux de relargage et une activité antibactérienne plus importante que celles préparé par échange anionique. Une baisse significative de l’activité antibactérienne après un stockage à haute température et l’exposition à la lumière UV est observée. Cela permet de conclure que la phase HDL accélère la dégradation des antibiotiques sous l’effet du température et la lumière UV. Nous avons étudié l’immobilisation de la nisine dans des différentes phases HDL, en tenant compte de l’effet du rapport molaire, l’effet de matrice, l’effet de l’anion et l’effet de morphologie. Les résultats ont montré que l’immobilisation de la nisine dans les différentes phases HDL n’affecte pas son activité antibactérienne à 4°C. En revanche, on remarque que l’activité de la nisine est moins sensible à la température quand elle est confinée. La localisation de la nisine joue donc un rôle très important dans la meilleure protection de l’activité antibactérienne. Enfin nous avons effectué l’immobilisation du lysozyme dans les différentes phases HDL. Nos résultats ont montré que, le lysozyme est localisé à la surface des grains du matériau, on note un abattement plus important pour le LYS libre que LYS adsorbé. Cela peut être du à une dénaturation du site enzymatique.
Abstract:
The confinement of antibiotics in inorganic matrices results in a class of materials particularly suitable for the conservation of their activities. This thesis aims to: (1) establish a correlation between the localization of antibiotics in HDL matrices and their antibacterial activity, (2) define the most appropriate matrix to prevent the antibiotics thermal and / or photon degradation. We were interested in studying the influence of the antibiotic localization in the material and the effect on the material antibacterial activity and whether the HDL phase can protect the antibiotics from thermal and / or photon degradation.
In this work, we used double lamellar hydroxide (HDL) type Zn2Al, Mg2Al, Ni2Al and Mn2Al as supports for different types of antibiotics (cyclin, polypeptide and enzymatic). We investigated the immobilization of two cyclin types tetracycline (TCH) and oxytetracycline (OXY), by two methods (coprecipitation and anion exchange). We investigated the impact of UV irradiation and / or storage at different temperatures (30, 60 and 120°C) to evaluate their antibacterial activities. The results showed that the antibiotics are localized on the grain surface of the HDL phase. The materials prepared by coprecipitation have a higher release rate and antibacterial activity than those prepared by anion exchange. A significant decrease in the antibacterial activity after storage at high temperature and exposure to UV light was observed. This leads to the conclusion that the HDL phase accelerates the degradation of antibiotics under the effect of temperature and UV light. We investigated the immobilization of nisin in different HDL phases, taking into account the effect of the molar ratio, of the matrix, of the anion and the morphology. The results showed that the immobilization of nisin in the different HDL phases does not affect its antibacterial activity at 4°C. On the other hand, we noteiced that the activity of nisin is almost temperature sensitive under confinement. The localization of nisin plays therefore a very important rolefor the best protection of the antibacterial activity. Finally, we immobilized lysozyme in the various HDL phases. Our results showed that lysozyme is localized on the surface of the material grains, one notes a more important abatement for free LYS than adsorbed LYS. This can be due to denaturation of the enzyme site.
