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| Porphyrins encapsulated into biocompatible nanoparticles for photodynamic therapy combined with imaging (Porphyrines encapsulées dans des nanoparticules biocompatibles pour la thérapie photodynamique et l’imagerie combinées ) Gorbunova, Viktoriia - (2025-09-29) / Université de Rennes Porphyrins encapsulated into biocompatible nanoparticles for photodynamic therapy combined with imaging
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Langue : Directeur(s) de thèse: Paul-Roth, Christine; Cammas-Marion, Sandrine Discipline : Chimie moléculaire et macromoléculaire Laboratoire : ISCR Ecole Doctorale : S3M Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie Mots-clés : porphyrines, nanoparticules, absorption à deux photons, thérapie photodynamique
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Résumé : Le développement de photosensibilisateurs (PS) efficaces pour la thérapie photodynamique à deux photons (2P-PDT) constitue une avancée vers un meilleur traitement des cancers. L'utilisation de PS fluorescents permet de combiner la thérapie et l’imagerie (théranostique). Dans ce travail de thèse, nous avons étudié l'encapsulation de diverses fluorénylporphyrines non substituées, de fluorénylporphyrines portant des groupes donneurs ou accepteurs, de fluorénylporphyrines fonctionnalisées par des fragments de ruthénium, et de fluorénylphtalocyanines dans des nanoparticules (NP) à base de polymères biocompatibles. Cette stratégie permet de « solubiliser » ces PS hydrophobes dans l’eau sous forme de nanosuspensions. Nous avons réussi à encapsuler la majorité de ces molécules avec un taux d’encapsulation plus élevé (25 % m/m par rapport à la masse de polymère) que celui utilisé (10 % m/m) lors d’une étude antérieure. La plupart des porphyrines encapsulées ont conservé leur propriété de fluorescence dans l’eau, et ont présenté des sections efficaces d’absorption à deux photons élevées (mesurées par fluorescence excitée à deux photons), validant ainsi leur potentiel pour la théranostique. Pour les porphyrines avec ruthénium non fluorescentes, nous avons étudié leur potentiel pour la thérapie photodynamique combinée à la thérapie photothermique. La majorité des composés encapsulés ont démontré une capacité à générer de l’oxygène singulet, indiquant une activité photosensibilisatrice. Les premiers tests in vitro sur des cellules cancéreuses humaines du sein ont montré que les propriétés photophysiques corrélaient bien avec les effets biologiques observés, validant notre approche de caractérisation pour la sélection de candidats prometteurs pour la 2P-PDT. Abstract : The development of efficient photosensitizers (PSs) for two-photon photodynamic therapy (2P-PDT) is a step towards a better cancer treatment. The use of fluorescent PSs enables the combination of 2P-PDT&Imaging. In this thesis, we investigated the encapsulation of various unsubstituted fluorenylporphyrins, fluorenylporphyrins bearing electron donor/acceptor groups on their periphery, fluorenylporphyrins capped with ruthenium moieties and fluorenylphthalocyanines into biocompatible polymer-based nanoparticles (NPs) to make these hydrophobic PSs “water-soluble” by putting them into a stable nanosuspension in water. We succeeded in the encapsulation of most of these molecules at higher loading (25wt% relative to polymer mass) compared to the previously reported results (10wt%). Most of the porphyrins remained fluorescent in water while encapsulated and exhibited high two-photon absorption cross-sections (measured via Two Photon Excited Fluorescence), validating their potential for 2P-PDT&Imaging. For the nonfluorescent ruthenium-containing porphyrins, we explored their potential for PDT combined with photothermal therapy. Most of the encapsulated compounds were confirmed to generate singlet oxygen, indicating effective photosensitizing activity. Preliminary in vitro experiments on human breast cancer cells further demonstrated that the photophysical properties correlated well with the observed biological effects, validating our characterization approach for selecting promising candidates for 2P-PDT&Imaging. | |||