Hydrogels polymériques intelligents à base de pullulane doublement sensibles (température et pH) pour la libération contrôlée de principes actifs et l’ingénierie tissulaire

Lieu

Chaire de recherche du Canada (niveau 1) en rhéologie pour le développement de nouveaux matériaux polymères
École de technologie supérieure (ÉTS), Montréal, Canada

Contexte

Le pullulane est un polysaccharide biosourcé et biocompatible, dont la régularité moléculaire exceptionnelle le distingue des autres polysaccharides tels que le chitosane, le dextrane ou l’hyaluronane. Cette homogénéité offre un contrôle chimique précis, ouvrant la voie à des modifications fonctionnelles maîtrisées et à la conception de matériaux intelligents. Bien que ses propriétés biocompatibles soient connues depuis plusieurs décennies, le pullulane demeure encore sous-exploité dans le domaine des matériaux avancés, ce qui en fait une plateforme particulièrement prometteuse pour l’innovation biomédicale.

Dans ce contexte, le développement de polymères intelligents capables de répondre de manière dynamique à leur environnement constitue un enjeu majeur pour des applications telles que la libération contrôlée de médicaments, la médecine personnalisée et l’ingénierie tissulaire. Les polymères doublement sensibles à la température et au pH permettent en effet de contrôler finement les propriétés de gonflement, de diffusion et de libération de molécules actives, offrant ainsi de nouvelles perspectives pour des systèmes thérapeutiques ciblés.

Objectif du doctorat

Ce projet vise à transformer le pullulane en un polymère doublement sensible à la température et au pH, par modification chimique contrôlée, et à développer des hydrogels imprimables capables d’encapsuler et de libérer des principes actifs de manière contrôlée pour des applications biomédicales avancées.

Les étapes du doctorat seront donc de :

1. Modifier chimiquement le pullulane par « click chemistry » afin d’introduire des groupements fonctionnels contrôlés

2. Explorer d’autres voies de synthèse pour ajuster la sensibilité thermique et pH ainsi que les propriétés mécaniques

3. Formuler des hydrogels polymères fonctionnels à partir des matériaux développés

4. Étudier les propriétés rhéologiques et viscoélastiques des systèmes obtenus

5. Développer des encres adaptées à l’impression 3D (hydrogels imprimables)

6. Évaluer la capacité d’encapsulation et de libération contrôlée de principes actifs

7. Valider les performances pour des applications en libération ciblée de médicaments et en régénération tissulaire

Environnement

Au cours de ce doctorat, l’étudiant ou l'étudiante développera une expertise avancée en chimie des polymères, en rhéologie et en ingénierie des matériaux biomédicaux. Il acquerra des compétences recherchées en synthèse macromoléculaire, en formulation d’hydrogels intelligents, en caractérisation viscoélastique, ainsi qu’en fabrication additive de biomatériaux. Le projet offrira également une formation complète en innovation biomédicale, incluant la possibilité de collaborer avec des partenaires cliniques et de participer à des projets à fort potentiel de transfert technologique et de valorisation.

Le doctorant ou la doctorante intégrera la Chaire de recherche du Canada en rhéologie des matériaux polymères, un environnement reconnu internationalement pour l’excellence de ses travaux en rhéologie avancée, en matériaux polymères fonctionnels, en fabrication additive et en développement de systèmes polymériques intelligents. La Chaire dispose d’infrastructures de pointe comprenant des équipements de rhéologie avancée, des plateformes de transformation des polymères et d’impression 3D, ainsi que des outils de caractérisation complets. Elle bénéficie de collaborations industrielles actives ainsi que de partenariats académiques internationaux en Europe, en Amérique et en Asie, notamment avec l’Université de São Paulo et le CRCHUM. L’encadrement proposé est multidisciplinaire et offre un environnement scientifique stimulant à l’interface de la chimie, de la rhéologie et de la bio-ingénierie.