Elaboration, characterisation and biologic evaluation of antibacterial Layer-by-Layer coatings for osseous implantology

Les revêtements Layer-by-Layer (LbL) offrent de nombreuses potentialités pour la biofonctionnalisation de surface des biomatériaux. Ici, des films biomimétiques composés de chondroïtine sulfate A (CSA) et de poly-L-lysine (PLL), ont été stabilisés par un agent réticulant biocompatible, la génipine, puis enrichis en nisine Z, un peptide antimicrobien actif contre les bactéries à Gram positif. Dans un premier temps, le protocole d’immobilisation de la nisine Z a été mis au point, et les comportements du pathogène Staphylococcus aureus et des pré-ostéoblastes MC3T3-E1 ont été étudiés sur les revêtements sans nisine Z réticulés soit avant, soit après le dépôt de la couche terminale de CSA. Aucune de ces architectures n’a montré d’activité antibactérienne. De façon surprenante, malgré des architectures proches, les films réticulés post-PLL ont favorisé la prolifération des cellules eucaryotes tandis que les films réticulés post-CSA l’ont inhibé. Dans la seconde partie, l’effet antibactérien des films réticulés post-PLL enrichis en nisine Z a été mis en évidence. Il s’est accompagné d’un maintien phénotypique des cellules ostéoblastiques, ce qui fait de ces revêtements des candidats potentiels pour la fonctionnalisation d’implants osseux. Dans la troisième et dernière partie consacrée aux films réticulés post-CSA enrichis en nisine Z, nous avons montré la déstabilisation membranaire induite par contact chez S. aureus, ainsi que l’inhibition de l’adhésion et de la formation du biofilm par ces films. Les propriétés anti-prolifératives envers les pré-ostéoblastes et des fibroblastes L929 ont également été décrites. Ces revêtements peuvent être envisagés pour fonctionnaliser des dispositifs médicaux requérant une limitation du développement et de l’intégration tissulaires tels que des implants intraoculaires ou cardiovasculaires, des pansements ou des cathéters.Layer-by-layer (LbL) coatings offer many potentialities for the surface biofunctionalization of biomaterials. Here, biomimetic films composed of chondroitin sulfate A (CSA) and poly-L-lysine (PLL), were stabilized with a biocompatible crosslinking agent, namely genipin, and then enriched with nisin Z, an antimicrobial peptide active against Gram-positive bacteria. First, the protocol for immobilizing nisin Z was developed, and the behaviors of the pathogen Staphylococcus aureus and MC3T3-E1 preosteoblasts were studied for coatings without nisin Z crosslinked either before or, after the deposition of the terminal layer of CSA. None of these architectures showed antibacterial activity. Surprisingly, despite similar architectures, the post-PLLcrosslinked films promoted eukaryotic cell proliferation while the post-CSA-crosslinked films inhibited it. In the second part, the antibacterial effect of the post-PLL-crosslinked films enriched with nisin Z was demonstrated. It was accompanied by the phenotype maintenance of the osteoblast-like cells, which makes these coatings potential candidates for the functionalization of bone implants. In the third and final part devoted to the post-CSA-crosslinked films enriched with nisin Z, we observed the contactinduced membrane destabilization of S. aureus, as well as the inhibition of adhesion and biofilm formation. Anti-proliferative properties towards pre-osteoblasts and L929 fibroblasts were also described. These coatings are eligible to functionalize medical devices requiring limitation of tissue development and integration such as intraocular or cardiovascular implants, dressings or catheters