Emulsion Templated Polyphosphoester-Based Scaffolds for Tissue Engineering

Abstract

Porous scaffolds composed of biodegradable polymers have attracted a lot of attention in the last decades for tissue engineering (TE) applications. Depending on the targeted tissues, scaffolds must be adapted in terms of mechanical properties, hydrophilicity, degradation rate and cell adhesion properties, to favor tissue regeneration. In this respect, polyphosphoesters (PPEs) are valuable candidates as scaffolds for TE due to their biocompatibility, hydrolytic degradability, and tunable hydrophilicity via modification of their pendant groups. The present master thesis aimed to develop the design of polyphosphoester-based porous scaffolds via the high internal phase emulsion (HIPE) polymerization technique for TE application. More specifically, we explored the potential of innovative amphiphilic PPE-based triblock copolymers as stabilizers of HIPEs to produce scaffolds only composed of degradable PPE compounds and not contaminated by non-degradable surfactants. The morphological features, mechanical properties and degradability of the resulting PPE-based scaffolds were evaluated. In preliminary assays, microfluidics was also considered as an emulsification technique to tentatively control the droplet size of the HIPE to scaffolds with tunable pores and ordered macroporosity. Overall, we developed a platform for synthesizing PPE-based scaffolds via emulsion-templating polymerization. In the future, cell viability and cell culture tests should be performed to confirm the nice prospects of these materials as scaffolds for tissue engineering.

Les supports poreux composés de polymères biodégradables ont gagné en intérêt au cours des dernières décennies pour des applications en ingénierie tissulaire (TE). Ces supports doivent, en fonction des tissus ciblés, être adaptés en termes de propriétés mécaniques, d'hydrophilie, de taux de dégradation et de propriétés d'adhésion cellulaire, pour favoriser la régénérescence tissulaire. À cet égard, les polyphosphoesters (PPE) sont des candidats précieux en raison de leur biocompatibilité, de leur dégradabilité par hydrolyse et de leur hydrophilie modulable via la modification de leurs groupes pendants. Ce travail visait donc, à développer la conception de supports poreux à base de polyphosphoester via la technique de polymérisation en émulsion à phase interne élevée (HIPE) pour des applications dans le TE. Plus précisément, nous avons exploré le potentiel des copolymères triblocs amphiphiles innovants à base de PPE en tant que stabilisants des HIPE pour produire des supports composés uniquement de PPE dégradables et non contaminés par des tensioactifs non dégradables. Les caractéristiques morphologiques, les propriétés mécaniques et la dégradabilité des supports à base de PPE résultants ont été évaluées. Dans des essais préliminaires, la microfluidique a également été considérée comme technique d’émulsification pour contrôler provisoirement la taille des gouttelettes du HIPE afin de produire des supports avec des pores réglables et une macroporosité ordonnée. Dans l’ensemble, nous avons développé une plateforme pour la synthèse de supports poreux à base de PPE via une polymérisation en émulsion. À l'avenir, des tests de viabilité cellulaire et de culture cellulaire devraient être réalisés pour confirmer les belles perspectives de ces matériaux en tant que supports pour l'ingénierie tissulaire.