Добірка наукової літератури з теми "Propriétés thermosensibles"

La "cryopolymérisation" permet d'obtenir des gels de polymère macroporeux ou "cryogels". Cette méthode a été utilisée pour la synthèse d'hydrogels thermosensibles à base de pNIPA. La température critique TC correspondant à la transition de volume a été déterminée par des mesures de taux de gonflement et par DSC. La macroporosité (distribution de la taille des pores et épaisseur des parois) et son évolution en fonction de T ont été étudiées par la microscopie biphotonique donnant des informations à l'échelle du µm à plusieurs dizaines de µm. La diffusion de rayons X (SAXS et WAXS) a été utilisée pour caractériser la structure multi-échelle (de quelques dixièmes à quelques dizaines de nm) du gel constituant les parois des macropores. Les courbes de diffusion ont été décrites analytiquement. L'évolution des dix paramètres contenus dans l'équation a été étudiée en fonction de T et discutée. Enfin, des expériences utilisant les phonons hyperfréquences générés par la technique des réseaux transitoires avec détection hétérodyne (HD-TG) ont été réalisées. Ces mesures ont permis de déterminer la vitesse de propagation de l'onde ultra-sonore (à 340 MHz), son atténuation, et la constante de diffusion thermique à différentes températures.

The aim of this work consists in the synthesis of surface-functionalized dendronized polymers with oxyethylene chains of short length. These materials are prepared in two steps, by living anionic polymerization of macromonomers with allyl terminal chains (i. E. Styrene bearing 2 or 3 carbosilane dendrons of first generation), followed by a functionalization step with oxyethylene chains via a radical addition of thiol. Almost quantitative functionalization could be achieved, yielding polymers with up to 6 or 9 oxyethylene chains per repeat unit. The extraction and complexation studies show a remarkable selectivity toward silver cation, with a preferred association of one cation per dendron. According to the degree of hydrophilicity, as controlled by the density of the grafted oxyethylene chains, it is possible to adjust the solubility of the polymers in water up to the appearance of a lower critical solution temperature (LCST)
Ce travail de thèse porte sur la synthèse de polymères dendronisés fonctionnels porteurs de courtes chaînes oxyéthylènes. Leur préparation est effectuée en deux étapes : la polymérisation anionique vivante de macromonomères dendritiques à chaînes terminales allyles (i. E. Des styrènes porteurs de 2 ou 3 dendrons carbosilane de 1ère génération), suivie du greffage des chaînes oxyéthylènes via une addition radicalaire de thiol. Des taux de fonctionnalisation quasi-quantitatifs ont été obtenus, permettant d’incorporer jusqu’à 6 ou 9 chaînes oxyéthylènes par unité répétitive. L’étude des propriétés d’extraction et de complexation montre une remarquable sélectivité pour l’ion argent, avec une association privilégiée d’un cation par dendron. Par ailleurs, selon le degré d’hydrophilie, contrôlé par la densité des motifs oxyéthylènes greffés, la solubilité des polymères en milieu aqueux peut être ajustée jusqu’à l’apparition d’un comportement inverse de solubilité en fonction de la température

Cette étude concerne le développement de nanoparticules hybrides offrant de nouvelles stratégies pour la thérapie et le diagnostic médical. Elles sont constituées d’un cœur magnétique jouant le rôle d’agent de contraste pour l’IRM et d’inducteur de chaleur par hyperthermie, d’une couronne de polymère thermosensible permettant d’encapsuler des principes actifs et de peptides de reconnaissance biologique. Une grande partie de l’étude a consisté à étudier les processus d'adsorption de copolymères poly(éther)-b-poly(L-lysine) de composition variable sur les particules magnétiques et à comprendre le rôle de la conformation des chaînes polymère à la surface des particules sur la stabilité des colloïdes en milieu physiologique. Un agent antitumoral a été encapsulé puis libéré de façon contrôlée sous l’effet d’un champ magnétique alternatif en exploitant le caractère thermosensible des blocs polyéthers. Des séquences peptidiques ciblant les zones d’inflammation de la barrière hémato-encéphalique ont été greffées sur les copolymères. L’efficacité du ciblage a été validée par IRM et fluorescence sur un modèle animal démontrant ainsi la multifonctionnalité des nanoparticules
This work deals with the development of hybrid nanoparticles that could offer new strategies for therapy and diagnostic. These are based on a magnetic core which can play the role of contrast agent for MRI as well as heat inductor in AC magnetic field. This inorganic core is surrounded by a thermo-responsive polymeric brush that controls the loading and the release of drugs, and can be functionalized by specific ligands ensuring the targeting specificity. A large part of this work consists in studying the adsorption mechanism of poly(ether)-b-poly(L-lysine) based block copolymers onto magnetic particle and to better understand the influence of the polymer chain conformation at particles surface on the colloidal stability under physiological conditions. An anticancer drug has been loaded and released in a controlled manner under alternative magnetic field by taking advantage from the thermosensitivity of the polyether block. Targeting peptides specific of inflammation sites at the blood brain barrier have been grafted onto copolymers. The targeting specificity has been demonstrated by MRI and fluorescence imaging in rats attesting the multifunctionality of such nanoparticles

L'objectif de ce travail a consiste a elaborer des latex hydrophiles fonctionnalises et thermosensibles, afin d'envisager de nouvelles methodes d'immobilisation orientee des proteines. La premiere partie de cette etude a ete consacree a la synthese de differents modeles de particules : des latex cur-couronne poly(styrene/n-isopropylacrylamide) fonctionnalises par un monomere cationique l'aminoethylmethacrylate (aem) ont ete obtenues par polymerisation en emulsion an l'absence de tensioactifs. Des latex hydrogels ont ete prepares a partir du n-isopropylmethacrylamide (nipmam) par polymerisation par precipitation en presence d'un reticulant (n, n'-methylene bisacrylamide, mba). Ces particules microgels dont la temperature de transition (lcst = lowest critical solubility temperature) est superieure a celle du poly(nipam) (i. E. 32\c) ont ete fonctionnalisees a l'aide d'un monomere prealablement synthetise (l'acide n-(vinylbenzylimino)-diacetique) capable de complexer les ions metalliques. La deuxieme partie traite de la caracterisation physico-chimique et colloidale de ces latex en termes de taille, de comportement electrocinetique, de stabilite colloidale, de degre de reticulation, de degre de gonflement, etc cette etude a contribue non seulement a la comprehension des mecanismes de polymerisation, mais aussi a mieux apprehender les phenomenes d'interactions gouvernant l'adsorption des proteines par une meilleure connaissance des systemes synthetises. Dans une derniere partie, l'adsorption de deux proteines modeles a ete etudiee en fonction de divers parametres (ph, force ionique, temperature, etc). La temperature qui permet de moduler la balance hydrophile-hydrophobe de la surface des particules thermosensibles est le parametre majeur gouvernant l'adsorption des proteines sur ce type de supports, celle-ci s'adsorbant preferentiellement par des interactions hydrophobes. Enfin l'immobilisation d'une proteine recombinante genetiquement modifiee (rh24k) provenant de la capside du virus du sida a ete exploree selon deux nouvelles voies : (i) en utilisant un copolymere reactif le poly(anhydride maleique-co-methyl vinyl ether) ou poly(amve) comme agent de couplage et directement par complexation via un ion metallique d'une sequence de six histidines introduite par genie genetique.

L'objectif de ce travail a consisté à élaborer des particules de latex hydrophiles fonctionnalisées et thermosensibles, afin d'envisager de nouvelles méthodes d'immobilisation orientée des protéines. La première partie de cette étude a été consacrée à la préparation de latex hydrogels à partir de N-éthylméthacrylamide (NEMAM) par polymérisation radicalaire par précipitation en présence d'un réticulant hydrophobe (l'éthylène glycol diméthacrylate, EDGMA). L'étude de l'influence de différents paramètres de réaction comme la nature du réticulant, sa concentration, et la teneur en amorceur sur les cinétiques de polymérisation et les propriétés physico-chimiques et colloi͏̈dales de ces latex en terme de taille, de propriétés électrocinétique, de stabilité colloi͏̈dale, de degré de réticulations, de degré de gonflement, de transition vitreuse etc. . . A été établie, ce qui a permis de proposer un mécanisme de polymérisation de ce type de système (monomères hydrosoluble/réticulant hydrophobe). Ces particules microgels ont une température de transition (LCST=Lowest Critical Solubility Temperature) de l'ordre de 70° C. La deuxième partie traite de la fonctionnalisation des particules de P-NEMAM à l'aide d'un monomère préalablement synthétisé (le méthacrylamide d'acide phényl boronique) capable de complexer les molécules saccharidiques par interaction avec les fonctions cis-diols. Une étude cinétique a été entreprise afin de déterminer l'effet de la teneur en monomère fonctionnel sur la formation des particules. Dans une dernière partie, le processus d'adsorption (physisorption ou chimisorption) de ces particules de P-NEMAM a été étudié en fonction de divers paramètres (pH, force ionique, nature soit de la surface de silice (silanols ou amines), soit des particules (sulfates ou boronates), etc. ) dans le but d'obtenir une organisation bidimensionnelle contrôlée des latex sur les surfaces de silice.

Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit a pour objectif la synthèse de copolymères thermosensibles complexants innovants pour la mise en place d'un nouveau procédé de traitement des effluents aqueux chargés en métaux. Ce procédé original est en effet basé sur l'utilisation de copolymères porteurs de groupements phosphonés permettant la sorption des métaux en solution aqueuse et possédant un caractère thermosensible de sorte à contrôler la solubilité du copolymère et à faciliter les étapes de sorption et de séparation. Dans un premier temps, la synthèse de copolymères thermosensibles phosphonés a été réalisée par polymérisation radicalaire conventionnelle puis par polymérisation radicalaire contrôlée (PRC) ce qui a conduit à différentes architectures. Parmi les composés préparés, le P(NnPAAm-stat-hMAPC1) a été sélectionné car il présente une basse température critique de solution proche de la température des effluents industriels chargés en métaux. Les propriétés de sorption de ces copolymères ont ensuite été déterminées en réacteur statique afin de mettre en évidence les facteurs influents (temps de contact, température, pH, composition de l'effluent). Ces différents essais ont également permis d'étudier les mécanismes de sorption intervenant entre les groupements acide phosphonique et les différents cations métalliques évalués (Ni2+, Ca2+, Cd2+, Al3+). Enfin, les étapes de séparation post-sorption et de régénération ont également fait l'objet d'études approfondies, permettant de proposer à l'issue de ce travail un procédé innovant de traitement de la pollution métallique, appelé procédé TEMF (Thermosensitive polymer Enhanced Microfiltration). L'efficacité des différentes étapes constituant ce procédé a été évaluée en batch à l'échelle du laboratoire et en semi-continu sur un pilote de laboratoire conçu dans le cadre du projet
This Ph-D work aims at synthetizing thermosensitive and complexing polymers for the implementation of an innovative process targeting the removal of metallic cations from wastewater. This process is based on the use of copolymers bearing phosphonic acid groups as sorption moieties whereas thermoresponsiveness allows adjusting the solubility of the polymeric sorbent according to the process step considered. First, the synthesis of various thermosensitive copolymers bearing phosphonated moieties is reported. The use of free radical polymerization or Reversible Addition Fragmentation Transfer (RAFT) polymerization allowed synthesizing copolymers with different architectures. Among all macromolecular compounds, the P(NnPAAm-stat-hMAPC1) copolymer was chosen as the most relevant polymeric sorbent for the process. Sorption properties of this copolymer were then evaluated and results highlighted that the contact time, the temperature, the pH and more generally the effluent composition were the main influencing parameters. These studies also enable to figure out the sorption mechanisms involved between phosphonic acid and the cationic metals studied (Ni2+, Ca2+, Cd2+, Al3+).The studies carried on the separation and regeneration steps of the process allowed the development of an innovative process for the removal of metallic pollution from wastewaters named Thermosensitive polymer Enhanced Microfiltration (TEMF) process. Finally, the conception of a pilot plant permitted the study of the TEMF process at larger scale

La thérapie génique est une forme de thérapie pour traiter les maladies génétiques héréditaires ou acquises tels que les cancers ou la mucoviscidose. L’introduction d’un polynucléotide, par voie systémique ou locale (orale ou nasale par exemple), au sein des cellules malades permet de corriger les défauts à l’origine des mutations génétiques. Néanmoins, le franchissement des différentes barrières biologiques nécessaire à l’internalisation de l’ADN ne peut se faire que par l’intermédiaire d’un vecteur qui va le protéger et lui permettre d’atteindre le noyau de la cellule où il sera transcrit. Divers vecteurs (viraux ou synthétiques) ont vu le jour, tels que des vecteurs polymères cationiques à base de PEI. Cependant, bien qu’efficaces, ces vecteurs sont immunogènes à forte dose. Des fonctionnalisations pour réduire cette toxicité, telle que la PEGylation, ont été mises au point et permettent de renforcer les vecteurs en apportant de la furtivité aux polyplexes finaux. Cependant, ces stratégies montrent des limites nécessitant la synthèse de nouveaux types de polymères. La POxylation représente une bonne alternative à l’utilisation du PEG pour former de nouveaux polyplexes par l’ajout d’un bloc formé d’une ou plusieurs poly(2-alkyl-2-oxazoline)s. Les copolymères sont synthétisés par hydrolyse sélective d’un copolymère triblocs PEtOx-b-PnPrOx-b-PMeOx en utilisant les propriétés thermosensibles des blocs hydrophobes et un sel kosmotrope afin de former des systèmes cœur-couronne permettant l’hydrolyse du bloc PMeOx en PEI. Les systèmes ont ensuite été formulés selon une formulation standard et une méthode par « micro-extrusion ». Les polyplexes ont ensuite été utilisés in vitro par déposition ou par une méthode de nébulisation, idéale pour le traitement de maladies pulmonaires. De très bons résultats de transfection ont été obtenus, résultats qui dépendent de différents paramètres (Mn, PEI, architecture polymère, rapport de charge +/-)
Gene therapy is a form of therapy used to treat hereditary or acquired genetic diseases such as cancer or cystic fibrosis. Introducing a polynucleotide into diseased cells, either via the systmeic route or the local route (oral or nasal inhalation), corrects the defects causing the genetic mutations. However, DNA can only be internalized using a vector that protects it and enables it to reach the cell nucleus, where it will be transcribed. Various vectors (viral or synthetic) have been developed, such as PEI-based cationic polymer vectors. However, although effective, these PEI-based vectors are immunogenic at high doses. Functionalizations to reduce this toxicity, such as PEGylation, have been developed, making it possible to reinforce vectors by adding stealthiness to the final polyplexes. However, these strategies have their limitations, necessitating the synthesis of new types of polymer. POxylation represents a good alternative to PEG usage to form new polyplexes by adding a block formed from one or more poly(2-alkyl-2-oxazoline)s. The copolymers are synthesized by selective hydrolysis of a PEtOx-b-PnPrOx-b-PMeOx triblock copolymer using the thermosensitive properties of the hydrophobic blocks and a kosmotropic salt to form core-shell systems enabling hydrolysis of the PMeOx block to PEI. Then, the systems were formulated using a standard formulation and a "micro-extrusion" method. The polyplexes obtained were used in vitro experiments, by deposition or by a nebulization method, ideal for the treatment of pulmonary diseases. Very good transfection results were obtained, depending on various parameters (Mn, PEI, polymer architecture, +/- charge ratio)

Depuis une dizaine d'années, les polymères ayant un comportement à UCST dans l'eau suscitent de plus en plus d’intérêt. Parmi eux, le poly(acrylamide-co-acrylonitrile) (P(Am- co-AN)) et le poly(N-acryloyl glucinamide) sont les plus populaires. Ils ont principalement été étudiés pour développer de nouveaux systèmes intélligents destinés à des applications biomédicales. Cependant, la reproductibilité de leur synthèse pour obtenir un polymère ayant une température de transition de phase (TCP) donnée n’est pas toujours aisée. Dans ce travail de thèse, nous avons dans un premier temps complété les études sur le P(Am-co-AN) décrites dans la littérature en réalisant sa synthèse dans l’eau par polymérisation radicalaire contrôlée par RAFT. Nous avons ensuite développé une nouvelle famille de (co)polymères à base d’acrylamide de N-cyanométhyle (CMAm) ou d’acrylamide de N-cyanoéthyle (CEAm) présentant un comportement de type UCST dans l’eau couvrant une très large gamme de TCP accessibles (~20-85 °C). De plus, nous avons synthétisé dans l’eau des copolymères à blocs à base des différents (co)polymères à UCST via le procédé PISA-RAFT en utilisant des macro-agents RAFT hydrophiles à base de poly(acrylamide de N,N-diméthyle) (PDMAc). Ce procédé nous a permis d’obtenir des nano-objets thermosensibles de différentes morphologies. Dans le cas des PDMAc-b-P(Am-co-AN), nous avons montré l’existence d’une transition morphologique fibres/sphères partiellement réversible, induite par le chauffage du milieu. Dans le cas des copolymères PDMAc-b-PCMAm, nous avons pu synthétiser -avec un bon contrôle- une large gamme de morphologies (sphères, fibres et vésicules)
Over the past decade, polymers exhibiting a UCST type behavior in water have gained more and more interest. Among them, poly(acrylamide-co-acrylonitrile) (P(Am-co-AN)) and poly(N- acryloyl glucinamide) are the most popular. They have been mainly studied for the develoment of new smart systems for biomedical applications. Yet, reproductibility of their synthesis to obtain polymers with the targeted phase transition temperature (TCP) is not always straightforward. In this thesis, we firstly completed previous studies available in the litterature on P(Am-co-AN) by synthesizing it in water using RAFT-controlled radical polymerization. We also developed a new familly of (co)polymers based on N-cyanomethylacrylamide (CMAm) and N-cyanoethylacrylamide (CEAm) exhibiting a UCST-type behavior in water covering a very large range of TCP (~20-85 °C). Moreover, we have shown that block copolymers composed of the former UCST type (co)polymers could be achieved with good polymerization control in water via the PISA-RAFT process using a poly(N,N- dimethylacrylamide) (PDMAc) macroRAFT agent. The process allowed us to obtain thermoresponsive nano-objects of different morpholgies. Remarkably, in the case of PDMAc-b-P(Am- co-AN), we have shown the existence of a partially reversible worms-to-spheres morphological transition induced by heating of the medium. In the case of PDMAc-b-PCMAm diblock copolymers, we have shown that a large range of morphologies, namely spheres, worms and vesicles, was accessible

Afin d’étudier spécifiquement le rôle des processus de séparation de phase sur le renforcement des propriétés mécaniques des hydrogels, nous avons travaillé en conditions isochores en développant des architectures non seulement thermosensibles mais également capables de conserver un taux d’hydratation très élevé de part et d’autre de la température de transition de phase. Pour cela, des gels greffés ont été préparés à partir d’un réseau réticulé de polymère hydrophile en introduisant des chaînes latérales thermosensibles de type LCST (PNIPAm). A partir de cette structure primaire, et en maintenant fixe le rapport massique des précurseurs hydrophile/thermosensible, nous montrons que les caractéristiques thermodynamiques de la transition de phase (température et variation d’enthalpie) restent pratiquement indépendantes de la masse molaire des greffons de même que leur processus d’auto-assemblage qui conduit à la formation de domaines cylindriques concentrés en greffons PNIPAm. A l’instar des matériaux composites, la formation de ces domaines denses en polymère stabilisés par des interactions physiques vont ainsi largement augmenter la rigidité des gels à haute température ainsi que leur résistance à la fracture en jouant le rôle de dissipateur d’énergie. Nous montrons que ce renforcement thermo-contrôlé augmente avec la taille des chaînes à LCST. Dans le cas où l’on fait varier la composition massique hydrophile/thermosensible, tout en maintenant constante la masse molaire des greffons, on démontre des comportements opposés à basse et haute températures avec de bonnes propriétés à froid lorsque le réseau est riche en matrice hydrophile réticulée (élasticité d’origine entropique) et de très bonnes propriétés à chaud lorsque le comportement mécanique est contrôlé par les domaines concentrées en greffons à LCST (élasticité d’origine enthalpique). Le phénomène de séparation de phase des greffons PNIPAm étant thermo-réversible par nature, et les interactions entre ces mêmes chaînes peu dynamiques à haute température, nous montrons que ces hydrogels greffés cumulent, respectivement, des propriétés d’auto-adhésion et de mémoire de forme. Enfin, en généralisant le processus de séparation de phase, nous montrons que le remplacement du réseau hydrophile par un réseau thermosensible de type UCST, permet d’obtenir un double phénomène de séparation de phase, à basse et à haute température. Si les températures de transition sont parfaitement corrélées avec les caractéristiques thermodynamiques de chacun des polymères, le renforcement mécanique dépend plus quant à lui des énergies d’interaction qui se développent lors de la transition de phase au sein du réseau à UCST (liaisons-H) ou entre les greffons à LCST (interactions hydrophobes + liaisons-H)
To specifically study the impact of phase-separation processes on hydrogels mechanical reinforcement, we worked under isochoric conditions developing architectures not only thermo-responsive but also able to keep a high level of hydration on both sides of the phase-separation temperature. For this purpose, grafted hydrogels have been formulated from a chemically cross-linked hydrophilic polymer network grafted with thermo-sensitive side-chains of LCST type (PNIPAm). From this primary structure and keeping constant the weight ratio between the hydrophilic and thermo-responsive parts, we demonstrate that the thermodynamic characteristics of the phase transition (enthalpy and temperature transitions) are only very weakly dependent on the molar mass of PNIPAm grafts as well as their self-assembly process which leads to cylindrical domains concentrated in PNIPAm grafts. Like the nanocomposite materials, the formation of these dense polymer domains stabilized by physical interactions highly enhances both the gels stiffness and fracture resistance at high temperature by dissipating energy. We show that this temperature-controlled reinforcement increases with the molar mass of the PNIPAm grafts. Varying the hydrophilic/thermo-responsive parts weight ratio while keeping constant the molar mass of the grafts, opposite behaviours at low and high temperatures were established. When the hydrophilic cross-linked network weight is high compared to the one of thermo-responsive grafts, the hydrogels exhibit good properties at low temperature (entropic elasticity) whereas at high temperature, their mechanical behaviour is controlled by the phase-separated domains concentrated in PNIPAm grafts (energetic elasticity). The phase-separation phenomenon of PNIPAm grafts being thermo-reversible by nature and the interactions between these chains being weakly dynamic at high temperature, we demonstrate that these grafted hydrogels exhibit both adhesive and shape-memory properties. Finally, expanding the phase-separation concept, we show that replacing the hydrophilic network by a UCST type thermo-responsive one allows getting a dual thermo-response with phase-separation occurring at both low and high temperatures. While these transition temperatures are perfectly correlated to the thermodynamic characteristics of each polymer, the mechanical reinforcement is more dependent on the energy due to the nature of interactions developing inside the UCST network (H-bonds) or between the LCST grafts (H-bonds and hydrophobic interactions) during the phase-separation process