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Nouvelles morphologies de fibres électrofilées de polymère thermosensible

Sta, Marwa (2017). Nouvelles morphologies de fibres électrofilées de polymère thermosensible. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire présente une étude sur la possibilité d’obtenir des membranes à base de polymères thermosensibles avec différentes morphologies pour des applications d’administration de médicaments. Ces membranes ont été obtenues par électrofilage du Poly (N-vinylcaprolactame) (PNVCL), un polymère thermosensible, soit seul ou en mélange avec du Polycaprolactone (PCL), un polymère biodégradable. Les paramètres de procédé ainsi que les propriétés de la solution à électrofiler ont été optimisés dans le but de créer des fibres de PNVCL lisses, continues et sans perles. Des solutions du mélange (PNVCL) / (PCL) ont été ensuite préparées en suivant quatre méthodes différentes de préparation. Ces méthodes se basent sur l’emploi de solvants distincts, eau distillée et chloroforme, avec différentes concentrations de polymère, 42wt% et 30wt% respectivement. Ces solutions ont été électrofilées en utilisant les paramètres de procédé qui correspondaient aux meilleures conditions pour l’électrofilage du PNVCL. Ensuite, le kétophofene, un médicament hydrophobe, a été ajouté au PNVCL et au mélange PNVCL/PCL avant l’électrofilage afin d’étudier la capacité des fibres de PNVCL et de mélanges de retenir le médicament hydrophobe et à en faire sa libération. Enfin, des fibres noyau-enveloppes ont été obtenues par électrofilage coaxial, en utilisant une solution aqueuse du mélange PNVCL/PCL (42 wt%) pour l’enveloppe et une solution aqueuse du PEG (30 wt%) pour le noyau. Les morphologies des membranes résultantes et de leurs fibres ont été caractérisées par microscopie électronique à balayage (MEB). La température de solution critique inférieure (LCST) de ces fibres, qui est la température en dessous de laquelle le polymère est soluble dans l’eau et au-dessus duquel il précipite, a été évaluée par calorimétrie différentielle à balayage (DSC). L’efficacité d’encapsulation (EE) et la libération du médicament ont été évaluées en utilisant la technique de spectrophotométrie UV-visible. Des coupes transversales des fibres du mélange (PNVCL) / (PCL) et des fibres préparées par électrofilage coaxial ont été caractérisées par microscopie électronique à balayage (MEB) à haute résolution dans le but de déterminer la taille des particules de PCL à l’intérieur des fibres et de visualiser la morphologie noyau/enveloppe des fibres résultantes.

Une membrane à nanofibres lisses et continues a été obtenue par l’optimisation de l’électrofilage de PNVCL. L’addition de PCL au mélange a conduit à un contrôle de la LCST et de l’hydrophobicité de la membrane. Il a également été démontré que la libération de médicament hydrophobe peut être contrôlée par la morphologie de ce mélange PCL/PNVCL. Finalement, il a été possible de fabriquer des fibres noyau-enveloppe par l’électrofilage coaxial de PNVCL.

Titre traduit

New fiber morphologies electrospun of thermosensitive polymer

Résumé traduit

This thesis presents a study on the possibility of obtaining scaffolds based on thermosensitive polymers presenting different morphologies for drug delivery applications. These scaffolds were obtained by electrospinning poly (N-vinylcaprolactam) (PNVCL), a thermosensitive polymer, in the pure state, as well as mixed with polycaprolactone (PCL), a biodegradable polymer. The processing parameters as well as the properties of the solutions to be electrospun, were optimized in order to create smooth, continuous, and beadless PNVCL fibers. A solution of (PNVCL) / (PCL) blend was then prepared using four different preparation methods. These methods are based on the use of either water or chloroform with concentrations of 42wt% and 30wt% respectively. The blend solutions were electrospun using the processing parameters that had been optimized for PNVCL. Then, Ketoprofen, a hydrophobic drug, was added to PNVCL and PNVCL/PCL solution blend before electrospinning to test those fibers for drug delivery. Finally, core-shell fibers were obtained using coaxial electrospinning with 42 wt% concentration of PNVCL/PCL aqueous solution for the shell and 30 wt% concentration of the PEG aqueous solution for the core. The morphologies of the resulting scaffolds were characterized by scanning electron microscopy (SEM). The lower critical solution temperature (LCST), which is the temperature below which the polymer is soluble in water and above which it precipitates was evaluated using differential scanning calorimetry (DSC). The drug entrapment efficiency (EE) and release of the obtained fibers scaffold were evaluated using an UV-visible spectrophotometer. Cross sections of PNVCL/PCL blend fibers and core-shell fibers were characterized using high resolution (SEM) in order to determine the PCL particle size within fibers and visualize the core-shell morphology of the resulting fibers.

A membrane with smooth and continuous nanofibers was obtained by optimizing the electrospinning of PNVCL. The addition of PCL to the solution resulted in control of the LCST and the hydrophobicity of the membrane. It was also shown that the drug release of hydrophobic drug can be controlled by the morphology of those PCL/PNVCL blends. Finally, it has been possible to manufacture core-shell fibers by coaxial electrospinning of PNVCL.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Bibliographie : pages 73-81.
Mots-clés libres: Membranes polymères Conception et construction. Nanofibres Matériaux. Sensibilité thermique. Médicaments Administration Dispositifs. Électrofilature. électrofilé, fibre, morphologie, thermosensible, électrofilage, polymère thermosensible, fibre noyau-enveloppe, LCST
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Demarquette, Nicole R.
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 04 avr. 2017 20:47
Dernière modification: 04 avr. 2017 20:47
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1855

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