Abstract :
[en] Colloids are known since the early 19th century but they have mainly sparked interest since the last few decades thanks to their use in biomedical applications or in the design of new materials.
The aim of this thesis is the study of stimuli-responsive colloids by Small-Angle Neutron Scattering (SANS). The stimuli may be the pH, the temperature, the addition of a ligand or of metallic ions or a combination of them. SANS is a useful technique which provides information about the internal structure of nano-objects but also, if appropriate conditions are met, about the organization of the objects in solution. Several samples built from the auto-assembly of block copolymers and liposomes have been prepared. The macroscopic cross sections have been modeled with the aim to infer the main structural parameters of the samples: the global size, the polydispersity, the structure and volume occupied by the hydrophilic and hydrophobic components inside the nano-objects. The SANS measurements have been performed as a function of the intensity of the stimulus, in order to quantify the evolution of the structural parameters.
The first experimental part focuses on micellar samples built from sequenced block copolymers. The blocks may be biodegradable (e.g., poly(ε-caprolactone)), biocompatible (e.g., poly(ethylene oxide)), pH-sensitive (e.g., poly(2 vinylpyridine), poly(acrylic acid)) or temperature-sensitive (e.g., poly(N-isopropylacrylamide)). The influence of the concentration and the formation of bridges between micelles have been investigated through the analysis of metallo-supramolecular micellar gels resulting from the self-assembling of polystyrene-block-poly(tert-butylacrylate) PS-b-PtBA-tpy (tpy stands for terpyridine) block copolymers in the presence of transition metal ions.
The second part focuses on the analysis of liposomes interacting with an increasing concentration of Randomly Methylated β-cyclodextrins (RAMEB). This part is divided into two chapters. The first one deals with liposomes mainly composed of dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) and the second one investigates the effects of cholesterol doping on the same DMPC liposomes interacting with RAMEB.
[fr] Les colloïdes sont connus depuis le début du 19ème siècle mais ils ont suscité un regain d’intérêt durant les vingt dernières années, notamment grâce à leur utilisation dans des applications biomédicales ou la création de nouveaux matériaux.
L’objectif de cette thèse est l’étude d’échantillons colloïdaux sensibles à un ou plusieurs stimuli (pH, température, ligand, ions métalliques) par diffusion neutronique aux petits angles (SANS). Cette technique permet d’obtenir des informations sur la structure interne des objets mais aussi, dans certaines conditions, sur l’organisation des nano-objets en solution. À cette fin, plusieurs échantillons, formés par l’auto-assemblage de copolymères séquencés et de liposomes, ont été préparés. Une modélisation des sections efficaces a été menée afin de calculer l’évolution des principaux paramètres structuraux : taille, polydispersité, structure et volumes occupés par les différents composants hydrophiles et hydrophobes au sein des nano-objets. Les mesures SANS ont été réalisées en fonction de l’intensité du stimulus afin de quantifier l’évolution de ces paramètres.
La première partie expérimentale de ce travail porte sur l’analyse d’échantillons micellaires formés à partir de copolymères séquencés. Les séquences peuvent être biodégradables (ex. poly(ε caprolactone)), biocompatibles (ex. poly(oxyde d’éthylène)), sensibles au pH (ex. poly(2 vinylpyridine), poly(acide acrylique)) ou à la température (ex. poly(N isopropylacrylamide)). L’influence de la concentration et du pontage entre micelles a été étudiée via l’analyse de gels formés à partir de polystyrene-b-poly(tert-butylacrylate) PS b-PtBA-tpy ( tpy: terpyridine) en présence d’ions métalliques.
La seconde partie expérimentale consiste en l’analyse de liposomes en présence d’une quantité croissante de β cyclodextrine méthylée aléatoirement (RAMEB). Cette partie est divisée en deux chapitres. Le premier traite du cas de liposomes majoritairement composés de dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) et le deuxième traite de liposomes de DMPC dopés à l’aide de 30% de cholestérol.
