Academic literature on the topic 'Stabilité de l'interface gaz-Solide'

En raison de leur haute spécificité d’interaction, les protéines thérapeutiques sont de plus en plus utilisées et représentent une part majoritaire du marché pharmaceutique. Néanmoins, ces molécules sont fragiles et leur stabilité est une problématique majeure pour l'industrie pharmaceutique. La dégradation des protéines thérapeutiques peut survenir à chaque étape de leur cycle de vie : production, stockage, transport et administration au patient. Les modifications chimiques, l'exposition à des forces de cisaillement (fort débit fluidique), la température, le pH et les interactions avec les matériaux et/ou les interfaces gazeuses sont autant de facteurs qui peuvent nuire à la stabilité de ces protéines. De plus, l'utilisation croissante de dispositifs médicaux automatisés pour la manipulation et l'injection de protéines thérapeutiques augmente drastiquement le risque de dégradation. Dans cette thèse, nous étudions l’effet et le rôle de la triple interface solide/liquide/air sur l'agrégation des protéines. Ce phénomène se produit fréquemment dans les procédés de manipulation d’une solution de protéines thérapeutiques (cavitation, agitation…). Lors d’un mouillage intermittent, les interfaces air/liquide et liquide/solide se confondent en une seule et même interface appelée triple interface ou ligne triple. La ligne triple est une zone favorisant fortement l'agrégation des protéines. Notre étude, basée sur l’insuline, montre que la ligne triple cause une accumulation progressive de protéines qui déclenche, après une période de nucléation, leur agrégation, précisément à l’endroit de cette ligne triple. Nos résultats démontrent aussi que les forces de cisaillement, seules, n’entrainent pas l’agrégation de l’insuline. De plus, nous observons que la diminution de la tension superficielle (induite par l’ajout de polysorbates) d'une solution de protéines réduit le risque de formation d’agrégats. En conclusion de ce travail, nous proposons des recommandations pour la conception des dispositifs médicaux de préparation et d’administration de protéines thérapeutiques
Due to the high specificity of their interactions, proteins are increasingly used in therapy and represent a vast majority of the global pharmaceutical market. Nevertheless, these molecules are fragile and therapeutic protein stability is a major concern in pharmaceutical industry. Protein degradation and aggregation can occur at every step during production, storage, transport and delivery. In this thesis, we interrogate the possible role of intermittent wetting in protein aggregation. Intermittent wetting frequently occurs in protocols involving pumping (cavitation), agitation, and liquid handling. During intermittent wetting, the air/liquid and liquid/solid interfaces meet at a triple line or triple interface, which is a local trigger for protein aggregation because it concentrates the mechanical action of the recessing fluid on the surface adsorbed proteins. We study the effect of surface intermittent wetting on insulin aggregation. Our results demonstrate that the triple interface line, where an air/water interface meets a hydrophobic surface, allows progressive protein accumulation, and finally triggers local insulin aggregation. We also show that shear stress, alone, is not detrimental for protein stability. Additionally, Additives such as polysorbates were tested, showing that the modification of the surface tension of a protein solution impacts its ability to form aggregates. Based on this work, we propose recommendations for the design of drug delivery and preparation devices in order to limit the risk of protein aggregation at the triple interface

Dans ce travail de thèse de doctorat, des études expérimentales et théoriques sont réalisées sur les caractéristiques de décomposition du mélange gazeux C5F10O/N2/O2 à l'interface gaz-solide de matériaux métalliques et sous l'action d'une décharge électrique dans un appareil de coupure électrique. La faisabilité et la sécurité de son utilisation sont évaluées en combinaison avec la biosécurité du gaz C5F10O et des produits de décomposition du gaz plasmagène. Compte tenu du contact long entre le mélange gazeux C5F10O/N2/O2 et les matériaux internes de l'équipement de coupure électrique pendant son fonctionnement, la stabilité de l'interaction gaz-solide du mélange gazeux avec les métaux couramment utilisés (cuivre, aluminium et argent), à l'intérieur de l'équipement est caractérisé, et le mécanisme d'interaction gaz-solide entre le mélange gazeux C5F10O et les matériaux métalliques est précisé. Un défaut thermique peut également se produire pendant le fonctionnement de l'équipement. Les caractéristiques typiques de la décharge et de la décomposition par défaut thermique du mélange gazeux C5F10O/N2/O2 contenant différentes concentrations d'oxygène sont identifiées. La composition et les processus de création des produits de décomposition du mélange gazeux sont obtenues, et la corrélation entre les types et le contenu des produits de décomposition caractéristiques et les types de défaut, ainsi que la réaction de l'oxygène vers les produits de décomposition du mélange gazeux C5F10O et le mécanisme d'inhibition de la précipitation des produits solides sont analysés. Sur la base de ce travail, nous proposons un schéma d'optimisation de la stabilité de la couche protectrice argent- cuivre est proposé pour le cuivre avec une faible stabilité gaz-solide du gaz C5F10O/N2/O2. Nous avons défini les produits caractéristiques de la décharge et du défaut thermique du mélange gazeux, ce qui constitue une référence pour la surveillance en ligne des défauts. Nous avons testé la biosécurité du C5F10O et des produits de décomposition par arc. Sa sécurité d'application a été évaluée en fonction des caractéristiques de décharge et de décomposition thermique du mélange gazeux, et des mesures et de protection ciblées et des suggestions sont proposées
In this doctoral thesis work, experimental and theoretical studies are carried out on the decomposition characteristics of C5F10O/N2/O2 gas mixture at the gas-solid interface of metal materials and under the discharge and thermal action, and the feasibility and safety of its application are evaluated in combination with the biosafety of C5F10O gas and arc decomposition products of C5F10O/N2/O2. Considering the long-term contact between C5F10O/N2/O2 gas mixture and the internal materials of the equipment during normal operation, the gas-solid interaction stability of C5F10O/N2/O2 gas mixture with commonly used metal copper, aluminum and silver inside the equipment is evaluated, and the mechanism of gas-solid interface interaction between C5F10O gas mixture and metal materials is clarified. Discharge and thermal fault may also occur during the long-term operation of the equipment. The failure decomposition mechanism of C5F10O/N2/O2 gas mixture is studied through experiments and simulations. The typical discharge and thermal fault decomposition characteristics of C5F10O/N2/O2 gas mixture containing different concentrations of oxygen are revealed. The composition and generation rules of decomposition products of the gas mixture under the faults are obtained, and the correlation between the types and contents of characteristic decomposition products and the fault types, as well as the regulation of oxygen to C5F10O gas mixture decomposition products and the inhibition mechanism of solid product precipitation are analyzed. In conclusion, based on the simulation and experimental results, we proposed the stability optimization scheme of silver-plated protective layer on copper surface for metal copper material with poor gas-solid stability of C5F10O/N2/O2 gas. We extracted the characteristic products characterizing the discharge and thermal fault of C5F10O/N2/O2 gas mixture, which provided a reference for the on-line fault monitoring based on the decomposition components. We tested the biosafety of C5F10O and its arc decomposition products, and evaluated its application safety based on the discharge and thermal fault decomposition characteristics of C5F10O/N2/O2 gas mixture, and proposed targeted safety protection measures and suggestions

Le present travail concerne l'etude d'une couche de melange entre une phase liquide lente et une phase gazeuse rapide. Cette etude s'inscrit dans le cadre des recherches sur les mecanismes de brisure primaire appliquees au probleme de combustion dans les moteurs fusee. Nous nous sommes interesses a determiner experimentalement des grandeurs globales caracteristiques de l'entrainement comme la longueur de dard liquide, c'est a dire la longueur de coherence du jet liquide, et l'angle d'ouverture du spray, ainsi que les mecanismes fins de l'instabilite de cet ecoulement cisaille. La modification de la tension de surface et de la viscosite du liquide a permis de montrer que la longueur de dard n'est correlee ni par le nombre de weber ni par le nombre de reynolds liquide. On montre que le parametre principal qui quantifie l'entrainement de liquide, et qui donc fixe cette longueur, est le rapport des flux de quantite de mouvement. Une correlation impliquant ce parametre et le nombre de reynolds de l'ecoulement de gaz est proposee. L'angle d'ejection est quant a lui essentiellement constant si l'on se place dans le referentiel lie a l'interface, il vaut alors approximativement 50 degres. Ces deux resultats experimentaux sont confortes par des modeles simples. La destabilisation de l'interface et sa dependance sur les conditions initiales sont bien predites par une analyse de stabilite lineaire de l'ecoulement liquide-gaz. Il s'avere que la longueur et la vitesse caracteristiques du probleme sont respectivement fixees par l'epaisseur de vorticite du profil de vitesse du gaz et par la moyenne des vitesses des courants ponderees par la racine de leur densite. Ce resultat est obtenu quelque soit la nature des ecoulements (laminaires ou turbulents) en sortie d'injecteurs. Enfin, les mecanismes possibles gouvernant la formation des gouttes a partir des perturbations de surface sont discutes.

La partie experimentale de ce travail a consiste a etudier la conductivite de polarisation en fonction de la frequence, d'echantillons de zeolithe faujasite na-13x, soumis a des pressions partielles de solvants polaires ou apolaires. Cette etude a ete entreprise dans le but de realiser un detecteur de vapeurs nocives, qu'il serait possible de disposer a l'interieur des cartouches des masques de protection respiratoire, afin de reperer in situ leur saturation. Nous avons developpe une interpretation theorique qui nous a conduits a modeliser l'influence du phenomene d'adsorption sur la mesure de la conductivite de polarisation. Ce modele rend compte de facon satisfaisante des resultats experimentaux que nous avons obtenus. Dans le cas particulier de l'adsorption d'eau sur la zeolithe etudiee, nous avons mis en evidence la correspondance entre l'enthalpie differentielle d'adsorption et un terme w#h, lie a la conductivite de polarisation. Pour verifier la validite de cette interpretation, des mesures de courants thermiquement stimules ont permis de preciser la signification des parametres utilises pour exploiter nos resultats experimentaux. Ceci a egalement apporte des informations complementaires de la modelisation que nous avons proposee

Développement d'une méthode optique adaptée a l'étude des interfaces solide/liquide ou solide/gaz: réflexion totale atténuée en excitation optique du plasmon de surface. Application a l'étude de l'adsorption du polystyrène sur une paroi en bon solvant (toluène) et en solvant thêta (cyclohexane). La cinétique d'adsorption, l'isotherme d'adsorption, l'épaisseur et la concentration moyenne de la couche adsorbée sont comparables à ceux obtenus par ellipsométrie
We have developped an optical method to study the inter­ faces of the solid/liquid or solid/gaz type: attenuated total reflexion in surface plasmon oscillations. We present the theoretical principle of themethod, its experimental systems, and its application to the study of polymer adsorption at a solide/liquid interface. We have realized a general computer programme to analyze the experimental data and adjust the values of the thickness and refractive index of the adsorbed film. We demonstrated that to a first approximation, the variation of the reflectivity at a given incident angle, is proportionnal to the adsorbance. We realized two different experimental systems, one using a mechanical scan of the incident angle, and the other performing angular measurements with an array of photodiodes. To demonstrate experimentally the ability of the system, we chose to investigate the adsorption of polystyrene on silver surface, from solution in a good solvant (toluene), and in a solvant theta (cyclohexane). The results obtained kinetics of adsorption, the adsorption isotherm, the average thickness and concentration of the film, are corn- pared to those observed in ellipsometry and other techniques. The conclusion proposes the perspectives for the development of this powerful technique and its application to various systems

La reactivite de l'ozone sur les differents solides organiques et mineraux est etudiee afin de proposer un nouveau reacteur gaz-solide efficace pour le blanchiment continu de la pate a papier a haute consistance (33%). La decomposition de l'ozone est mesuree en presence de differents garnissages non catalytiques comme sable et laine de verre dans un reacteur a lit fixe. Une cinetique de premier ordre est confirmee pour la reaction de decomposition de l'ozone. La decomposition thermique homogene et la decomposition non-catalytique heterogene de l'ozone sont negligeables par rapport au transfert de l'ozone en phase gazeuse. L'ozonation de fibres cellulosiques seches et hydratees, pate resineux de procedes kraft (ecrue et blanchie par un stade d'oxygene) est analysee dans un reacteur semi-ferme, sans avoir recours a des protecteurs de la cellulose. Les resultats montrent qu'une preacidification avant ozonation est necessaire. Le ph est abaisse entre 2 et 3 a l'aide d'acide acetique. Ce genre de pretraitement ameliore la reactivite et l'efficacite de l'ozone sur la pate et permet d'economiser une quantite non negligeable d'ozone (entre 0,5% et 0,7% par rapport a la matiere seche). Il laisse egalement supposer une meilleure selectivite dans l'attaque de l'ozone sur la lignine residuelle de la pate. L'ensemble de ces resultats a permit la conception d'un reacteur d'ozonation vertical a contre-courant adapte au blanchiment continu de pate a papier a haute consistance. Dans ce type de reacteur, la reactivite de l'ozone est tres elevee et permet la consommation totale de l'ozone.

L’objectif de ce travail était de déterminer et quantifier les phénomènes impliqués dans la perte de stabilité d’un catalyseur préparé à partir de cellules entières déshydratées et utilisé pour la déhalogénation directe et en continu de COV gazeux. L’étude de l’instabilité du biocatalyseur a révélé que (i) les bactéries ne résistent que 6 heures aux conditions de réaction (température, aw) mais queLa perte de vitesse catalytique n’est pas liée à cette forte mortalité (ii) les substrat et produit organiques de la « réaction modèle » (1 chlorobutane et 1 butanol) ne recondensent pas sur le lyophilisat et n’inactivent pas l’hydrolyse du 1 chlorobutane (iii) l’importante réhydratation du lyophilisat entraîne la dénaturation thermique d’une partie des DhaA (iv) et le HCl produit et accumulé lors de la réaction inactive réversiblement le biocatalyseur. L’étude détaillée du biocatalyseur a permis de mettre en évidence que le comportement du biocatalyseur peut être expliqué par des différences de micro-environnement entre enzymes au sein d’un même lyophilisat. En effet, ce biocatalyseur complexe est composé de sels de tampon borate servant de support aux bactéries. Après réhydratation une partie des enzymes est fortement maintenue dans la matrice cellulaire et subit des dénaturations thermiques, et une autre est stabilisée au contact des sels du tampon borate. L’utilisation d’extraits cellulaires permet d’obtenir un lyophilisat stable durant plus de 1800 heures (75 jours). Le contact direct des DhaA avec les sels de tampon borate dés le début de la réaction permet d’éviter les dénaturations thermiques, mais aussi l’inhibition par le HCl
The aim of this work was to determine and quantify phenomena involved in the loss of stability of a catalyst prepared from whole dehydrated cells and used for the direct and continuous dehalogenation of gaseous VOCs. The study of the biocatatalyst instability revealed that (i) whole cells stay alive only few hours with selected operational conditions (temperature, aw, salt buffer borate concentration) but that the dehalogenases performances are not linked to this strong mortality (ii) the organic substrate and product of the reaction (1 chlorobutane et 1 butanol) do not sorb on the catalytic bed and do not inactivate the hydrolysis in the gas phase (iii) the important rehydration of the catalyst is responsible of thermal denaturation of a part of DhaA at 40°C (iv) all the HCl producted is retained by the biocatalyst and consequently reversibly inactivate it. Observation of the biocatalyst highlights that the behaviour of the biocatalyst can be explained by the existence of two different micro-environments for the enzymes (DhaA). Indeed this complex biocatalyst contains 50% of borate buffer salts that act as support for dehydrated cells. During rehydration, part of DhaA remains in the cellular matrix environment and is denaturated and another part is stabilized by a direct contact with borate buffer salts. The lyophilised cellular extract show a stability of 1 800 hours (75 days). The direct contact between salt and DhaA allow to avoid thermal denaturations and inactivation by HCl accumulation

La microscopie à force atomique est utilisée dans de nombreuses applications. Ce travail a ici pour but d'étudier, à l'échelle du nanomètre, les propriétés mécaniques de monocouches et de multicouches de phospholipides avec un microscope à force atomique en mode dynamique. Le comportement non linéaire du système pointe-levier, proche des couches de phospholipides, est étudié avec un modèle de granulation. Le MFA est aussi utilisé pour étudier l'influence d'un peptide membranaire, la syntaxine, et la structure des couches de phospholipides autoassemblées sur du mica. Dans un second temps, nous étudions l'oscillation d'un microlevier de MFA clampé en milieu liquide. Les résultats sont comparés aux prédictions théoriques des simulations numériques de la résolution des équations de Navier-Stokes à trois dimensions, pour mesurer l'influence du mouvement du fluide sur le comportement d'un levier oscillant de MFA. Nous montrons aussi comment la force hydrodynamique peut être réduite d'au moins un ordre de grandeur en usinant, à l'aide d'un faisceau d'ions focalisés (FIB), la largeur du levier. Enfin, nous présentons une description analytique qui détermine le mouvement d'un levier excité acoustiquement en milieu liquide. La troisième partie est une étude du comportement dynamique d'un nanoménisque avec une nanopointe oscillante. La nanoaiguille, découpée avec un
faisceau d'ions focalisés, est approchée d'une interface air-liquide et seule son extrémité oscille dans le liquide (Eau-Glycérol-PDMS). Il est montré qu'il est possible d'imager une interface de liquide avec une résolution à l'échelle du nanomètre.

Des copolymeres d'acrylamide et de chlorure de n,n,n, trimethyl aminoethylacrylate de cationicite et de masse moleculaire variees ont ete synthetises par voie radicalaire et caracterises (viscosimetrie, gpc, rmn). Les principaux resultats relatifs a l'adsorption de ces copolymeres sur les particules de montmorillonite sodique en accord avec les previsions theoriques d'adsorption des polyelectrolytes d'hesselink et de van der schee. L'etude de destabilisation des suspensions aqueuses diluees de montmorillonite par adsorption de ces polymeres a pu mettre en evidence l'importance des deux mecanismes de floculation (pontage interparticulaire-neutralisation, des charges)