Microparticules antibactériennes à base de polysaccharides GFP Ouest / SFGP Ouest 2013 Microparticules antibactériennes à base de polysaccharides Jiang CHANGa, Laurent LEBRUNa,Claire HELLIOb, Rozenn TREPOSb, Carole KARAKASYAN-DIAa a: Laboratoire "Polymères, Biopolymères, Surfaces"UMR 6270 - Université de ROUEN / INSA / CNRS b: Ecole de sciences biologiques, Université de Portsmouth 16/05/2013

Problématique : Algue alimentaire Biomasse Déchets marins Alges vertes / brunes

Valeurs des CMI (concentration minimale d’inhibition) en µg/mL Tests antibactériens menés sur les ulvanes en solution Rozenn TREPOS, Claire HELLIO - Université de Portsmouth Extrait Test d’inhibition de Croissance de Bactéries (marines, terrestres) Microalgues Ulva compressa Ulvane Bilan des tests d’inhibition de croissance des bactéries et microalgues Valeurs des CMI (concentration minimale d’inhibition) en µg/mL Source     Ulvane Bactéries Marines Bactéries Terrestres Microalgues V. a. V. h. V. n. V. P. H.a. P.e. P. i. S.p. E.c. S.a C. c P. r. P. p. U.armoricana U1-1 0,01 10 U1-2 1 0,1 U1-3 U1-5 U1-7 U.clathrata U2 U.compressa U3 V. a. V. h. V. n. V. P. H.a. P.e. P. i. S.p. E.c. S.a C. c P. r. P. p. V. aestuarianus V. harveyi V. natriegens V. proteolyticus H.aquamarina P.elyakovii P. irgensii S.putrefaciens E.coli S.aureus Cylindrothecca closterium Pleurochrysis roscoffensis Porphyridium purpureum

Nano,micro-particules d’Ulvanes → Propriétés biocides ? Domaines d’ application : Peinture « antifouling » Industrie agroalimentaire (films d’emballage) Domaine biomédical formulation de solutions antimicrobiennes surfaces antimicrobiennes (hydrogels, surfaces métalliques) Intérêts des nano,microparticules : Possibilité de séquestration d’un principe actif Protection du principe actif vis-à-vis du milieu environnemental Contrôle de la libération dans le temps du principe actif

Nano,micro-particules aux propriétés biocides : quelques exemples de la littérature Molécules Principe actif Domaine d’application Référence Inorganique Oxyde de Zinc Nisine Alimentaire Jin,2011 Lipidique Phospholipides Biomédical Zou, 2012 Colas, 2007 Polymère de synthèse Polystyrène Tai,2008 PLA, PLGA Gentamicine Vancomycine Carvacrol Abdelghany,2012 Aleksandar,2012 Iannitelli,2011 Salmaso, 2004 Polymère naturel Phytoglycogen Bi 2011 Alginate Wan, 1997 Pectine  Biomédical Ugurlu, 2007 

Nano,micro-particules d’Ulvanes → Propriétés biocides ? Elaboration et caractérisation de Nano,Microparticules (NP, MP) PLGA Ulvane Ulvane Stratégie I Stratégie II Test d’inhibition de la croissance bactérienne / de l’adhésion bactérienne Test de disparition de biofilm

Synthèse des NP-PLGA : Nanoprécipitation Stratégie I-Etape 1 Synthèse des NP-PLGA : Nanoprécipitation PLGA: poly (acide lactique-co-glycolique) PLGA dans acétone + éthanol Tampon (pH 5,5) Mw= 13 200 g/mol, Mn= 5 200 g/mol, Mw/Mn=2,5 (SEC MALLS) NP-PLGA Colorant fluorescent et/ou principe actif

Taille hydrodynamique et potentiel zéta de NP-PLGA Stratégie I-Etape 1 Taille hydrodynamique et potentiel zéta de NP-PLGA Taille (Peak Int.) = 60±1 nm PdI= 0,138±0,003 Potentiel Zéta =-39mV (n= 3) NP-PLGA NP-PLGA-DiI (colorant fluorescent)

NP-PLGA sous microscope électronique Stratégie I-Etape 1 NP-PLGA sous microscope électronique PLGA 2 µm 300 nm AFM MEB

Stabilité de la taille de NP-PLGA Stratégie I-Etape 1 Stabilité de la taille de NP-PLGA 1 mg/ml dans l’eau, pH=7 4°C 20°C

Stabilité de la taille de NP-PLGA (±colorant fluorescent (DiI)) à 37°C Stratégie I-Etape 1 Stabilité de la taille de NP-PLGA (±colorant fluorescent (DiI)) à 37°C 0,28 mg/ml dans PBS, pH= 7,4 1st day

Recouvrement des NP-PLGA par le polysaccharide d’ulvane Stratégie I-Etape 2 Recouvrement des NP-PLGA par le polysaccharide d’ulvane NP-PLGA-(DiI)-ulvane NP-PLGA-(±DiI) 3-10 heures Ulvane   Taille (nm) PdI Zêta potentiel (mV) Ulvane (X) 20 0,475 -39±5 Ulvane (U-3) --- -30±1 NP-PLGA 104±1 0,088±0,013 -41±1 NP-PLGA-(X) 156±0 0,181±0,005 -40±2 NP-PLGA-(U-3) 110±2 0,126±0,004 -39±1

Synthèse des MP-Ulvane: processus de coacervation Stratégie II Synthèse des MP-Ulvane: processus de coacervation 40°C Solution aqueuse de Chitosane Ulvane Solution aqueuse d’Ulvane

Taille hydrodynamique et potentiel zéta Stratégie II Profil de MP-Ulvane Taille hydrodynamique et potentiel zéta Sous MEB 200 nm MP-Ulvane (U-3) Taille hydrodynamique = 408±40 nm PdI= 0,243±0,017 Potentiel Zéta = 36±1 mV (n=3) 1 µm

Stabilité de MP-Ulvane à 4°C – 1mg/mL dans l’eau, pH=4 Stratégie II Stabilité de MP-Ulvane à 4°C – 1mg/mL dans l’eau, pH=4 MP-Ulvane (U-3)

Tests d’inhibition de croissance de bactéries marines Stratégie II Tests d’inhibition de croissance de bactéries marines Ulvane n°  Caractéristiques des MP d’ulvane Bactéries Marines Polaribacter irgensii Vibrio natriegens Vibrio proteolyticus Taille (nm) Potentiel Zéta (mV) MP Solution U1-7 221±4 -24±0 >10 0.01 0.1 U3 408±40 -36±1 0.5 0.05 1 Valeurs CMI (µg/mL) Ulvane

Conclusion Perspectives Elaboration et caractérisation de MP-Ulvane Les MP sont stables dans le temps Propriétés biocides conservées CMI MP-Ulvane > CMI Ulvane en solution Perspectives Propriétés biocides (tests en cours) Inhibition de croissance, inhibition d’adhésion des bactéries sur nombreuses souches bactériennes (marines + terrestres) - Inhibition de croissance de microalgues Séquestration de principes actifs antibactériens (nisine) dans les MP Etude des propriétés biocides

Merci de votre attention GFP Ouest / SFGP Ouest 2013 Merci de votre attention