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Résumé

La délivrance contrôlée de médicaments constitue un enjeu thérapeutique de première importance et l’utilisation des technologies de fabrication additive pour la réalisation de dispositifs personnalisés est en plein essor. L’objectif de cette thèse est la mise au point de formulations permettant l’impression 3D d’objets macroscopiques pour la libération de molécules actives encapsulées dans une matrice de biopolymère. Les propriétés thermo-rhéologiques de la zéine, une protéine extraite du maïs, sont étudiées dans le cas de sa co-plastification par du glycérol et un liquide ionique-principe actif, le [Lidocaïnium][Ibuprofénate]. L’activité thérapeutique de ce dernier est vérifiée sur un modèle in vivo et les cinétiques de relargage des espèces chimiques en présence sont mesurées en conditions de digestion simulées, puis intégrées à la mise au point d’un modèle numérique de transfert. Le comportement thermomécanique et les capacités d’adhésion de différentes formulations à base de zéine sont étudiés pour comprendre et améliorer leur mise en forme par impression 3D par dépôt de fil fondu. La co-plastification par le glycérol et le liquide ionique permet de repousser l’agrégation thermique de la protéine, pour une plus grande fenêtre de mise en œuvre, en contrepartie d’une viscosité plus élevée qui ralentit le phénomène de fusion-adhésion entre filaments tel que mis en évidence in situ en tomographie aux rayons-X. Ces matériaux constituent ainsi des matrices capables de délivrer les molécules qu’elles contiennent par diffusion passive en conditions gastro-intestinales. Différentes structures imprimées 3D ont été obtenues à partir des matériaux à base de zéine mis au point dans ce travail. Les cinétiques de relargage caractérisées expérimentalement pour ces structures sont comparées aux cinétiques simulées par le modèle numérique construit.

Composition du jury

Rapporteurs     

• Florence Agnely, Professeur, Université Paris-Saclay, France
• Susanne Florin-Muschert, Maitre de conférences, Université de Lille, France

Examinateurs   

• Fabienne Touchard, Directeur de recherche, ISAE-ENSMA, France
• Alain LeBail, Professeur, Oniris, Nantes, France
• Nadine Allanic, Professeur, Nantes Université, France

Dir. de thèse : Denis Lourdin, Directeur de recherche, INRAE, Nantes, France
Co-dir. de thèse : Sofiane Guessasma, Directeur de recherche, INRAE, Nantes, France

Co-encadrant de thèse : Laurent Chaunier, Ingénieur d’études, INRAE, Nantes, France