Membrane à architecture controlée à la nanoéchelle pour la séparation de protéine – MOSAIC-3D

Le projet MOSAIC-3D réunit des équipes du Centre de Recherche et Développement sur les Technologies Membranaires de Taiwan et du Laboratoire de Génie Chimique de Toulouse (France). Il vise à concevoir un nouveau procédé pour l'ultra purification du facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF), un médicament très prometteur qui doit être extrait du sang et purifié. La chromatographie est le processus utilisé actuellement, mais son mode de fonctionnement discontinu, son faible rendement et sa productivité limitent son utilisation à grande échelle. Nous voulons démontrer que les procédés membranaires peuvent être une alternative très efficace au procédé existant et peuvent opéré à l'échelle de la production pour répondre aux besoins croissants pour traiter les problèmes de cicatrisation liés au diabète. Pour cela, nous allons combiner les compétences de deux groupes de recherche, qui ont récemment prouvé leur capacité à coopérer efficacement dans le domaine de la conception de membranes artificielles bio compatibles et de l'amélioration de la résistance aux bio et au bio-fouling. Dans ce projet, nous formerons 3 doctorants et un certain nombre d'étudiants de Master. Ils perfectionneront leurs connaissances en biochimie, chimie des polymères, chimie analytique, science des matériaux, génie chimique et conception de procédés. Ils auront l'occasion d'expérimenter l'ambiance enrichissante d'une équipe de recherche internationale, et certains pourront visiter les laboratoires du partenaire étranger pour des périodes allant jusqu'à 3 mois pendant le projet.
Les défis scientifiques à relever sont les suivants:
I) Concevoir des surfaces de membrane à l'échelle nanométrique pour faciliter l'adhérence réversible des plaquettes inactivées: le défi est de modifier la surface des membranes afin de faire adhérer sélectivement et de relarguer à la demande des plaquettes, mais de résister à l'adsorption non-spécifique d'autres composants sanguins.
ii) Construire une sous-structure poreuse 3D qui favorise la transmission de PDGF. La conception de cette sous-structure sera basée sur un modèle théorique totalement nouveau décrivant les phénomènes de transport à travers des milieux poreux.
iii) Analyser le système de séparation membranaire et son efficacité. Le défi est de caractériser les membranes produites dans les dispositifs microfluidiques en termes de fonctionnalités de surface et d’efficacité pour purifier le facteur de croissance (PDGF).
iv) Optimiser les conditions opératoires de mise en oeuvre des membranes : Le défi est de trouver des conditions de fonctionnement en accord avec les caractéristiques de la membrane, sur un équipement de paillasse. Ici, le verrou consiste à contrôler le transfert des plaquettes qui s'approchent de la surface de la membrane de manière à les faire adhérer tout en évitant la formation de gels de protéines et en contrôlant à la demande la transmission des facteurs de croissance. Cela nécessite que la dynamique des fluides soit contrôlée sur toute la surface de la membrane et guidera la conception de la géométrie des canaux d’écoulement et la mise en œuvre des dispositifs de contrôle de flux de plasma sanguin dans le système de séparation.
v) Valider le système de séparation membranaire : Il sera alors nécessaire de concevoir, construire et exploiter le prototype d'un périphérique pour valider les options définies dans les éléments ci-dessus. La bioactivité effective du facteur de croissance issu des plaquettes sur la cicatrisation des plaies devra être testée et vérifiée afin de valider l'ensemble du processus.
Un atelier international sera organisé à la fin de ce projet de 48 mois afin de partager nos résultats et nos nouvelles pistes avec la communauté de scientifiques travaillant sur les applications biomédicales des membranes artificielles.