les propriétés des biopolymères
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Amelioration des proprietes thermomecaniques des biopolymeres a base de poly(acide lactique) PLA et de poly(butylene succinate) PBS.
Dans ce travail, le poly(acide lactique) PLA a ete melange avec le poly (butylene succinate) PBS afin d'ameliorer les proprietes thermomecaniques du PLA. Le melange du PLA et du PBS a ete realise par la loi fondue des melanges PLA/PBS avec diverses compositions. L'effet du PBS sur les proprietes du PLA a ete etudie par la spectroscopie infrarouge IRTF, la rheologie, la DMA et la DSC. La traction a montre que le module des melanges diminue avec l'augmentation de la teneur en PBS qui pourrait ameliorer la ductilite et rend le melange mou et souple. La technique DSC a montre une miscibilite du melange PLA PBS avec l'addition de 10% en poids en PBS, alors que d'autres contenus de PBS presentaient une separation de phase dans les melanges. Les resultats rheologiques ont montre que le melange 80/20 est le plus stable thermiquement. La compatibilite des melanges PLA/PBS est confirmee par la DSC et la DMA par l'augmentation de la Tg ce qui ameliorerai la resistance thermique du PLA.
Abdelmonaim Beloufa
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Fonctionnalisation enzymatique de chitosane par des composes phenoliques evaluation des proprietes biologiques et physico chimiques de ces nouveaux biopolymeres
L'oxydation de l'acide ferulique et de son ester (le ferulate d'ethyle) par la laccase de Myceliophtora thermophila a ete etudiee en milieu aqueux et dans des conditions experimentales douces (30 degC et pH 7,5) afin de synthetiser de nouvelles molecules naturelles grace a un procede vert. L'oxydation enzymatique a permis l'obtention d'intermediaires colores pour l'acide ferulique et incolores pour le ferulate d'ethyle. En outre, le ferulate d'ethyle a ete plus rapidement totalement oxyde que l'acide ferulique. De plus, cette procedure a abouti a des produits majoritairement dimeriques avec MM 443 g/mol et MM 386 g/mol pour le ferulate d'ethyle et l'acide ferulique, respectivement. Les nouvelles molecules synthetisees ont presente des proprietes antioxydantes importantes avec de faibles proprietes antibacteriennes et cytotoxiques. En presence du chitosane insoluble dans le milieu reactionnel, la laccase a ete protegee de l'inhibition liee aux produits d'oxydation et le degre de polymerisation de ces produits a ete controle. De plus, les produits d'oxydation ont reagi avec les groupements NH2 libres permettant la formation de liaisons covalentes de type base de Schiff (C=N) au niveau du C2 sur le chitosane. La majorite des produits d'oxydation greffes sur le chitosane etait de forme dimerique. Cette procedure a permis d'obtenir du chitosane colore avec l'acide ferulique et incolore avec le ferulate d'ethyle tout en presentant de nouvelles proprietes dues au greffage de composes phenoliques. Ces chitosanes derives ont presente des proprietes fonctionnelles interessantes telles que antioxydantes, physico chimiques (stabilisation thermique) et biologiques (adhesion cellulaire) ainsi que la conservation des proprietes antibacteriennes du chitosane natif
Abdulhadi Aljawish
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Les biopolymeres differentes familles, proprietes et applications
Ces dernieres annees, la fabrication de plastiques a partir de ressources renouvelables s'est averee etre un nouvel enjeu economique. Les biopolymeres, dont le plus connu est la cellulose, sont des polymeres issus d'organismes vivants ou de polymeres synthetises a partir de ressources renouvelables. Ces polymeres connaissent depuis quelques annees un reel essor du fait de leurs origines biologiques et surtout de leur caractere biodegradable. Leurs utilisations en substitution ou meme en melange a d'autres polymeres synthetises a partir d'hydrocarbures offrent donc des applications interessantes.
Nathalie Jarroux
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Comprehension de la relation entre la microstructure du polylactide, sa mobilite macromoleculaire et ses proprietes barriere pour la creation des emballages issus de ressources renouvelables de demain
Ces dernieres annees, une attention particuliere a ete portee aux polymeres biodegradables et biocompatibles, notamment du point de vue ecologique. Le developpement de biopolymeres pour des applications d'emballage alimentaire implique des exigences industrielles specifiques telles qu'un bas prix ainsi que de bonnes proprietes mecaniques, thermiques et barrieres. Le Polylactide (PLA) a attire beaucoup d'attention car il est produit a partir de ressources naturelles renouvelables, et en raison de sa capacite de mise en oeuvre et de ses bonnes proprietes mecaniques. Pour que le PLA puisse etre developpe a grande echelle pour des applications industrielles dans le domaine de l'emballage, ses proprietes barrieres doivent etre ameliorees. La cristallisation est une methode tres utilisee pour ameliorer les proprietes barrieres mais n'est pas suffisante dans le cas du PLA. De nouvelles strategies sont etudiees pour obtenir des effets plus importants. L'une d'entre elles consiste a confiner geometriquement le polymere jusqu'a l'echelle nano en utilisant le procede de co extrusion multicouche combine eventuellement avec un recuit. Cette technologie respecte l'environnement et a deja prouve son efficacite pour ameliorer les proprietes barrieres aux gaz dans le cas d'autres polymeres.Cette etude propose d'abord le developpement de films PLA avec des structures cristallines differentes dans le but d'optimiser les conditions de cristallisation pour obtenir de meilleures proprietes barrieres a l'oxygene. Parmi les differentes structures cristallines obtenues, la permeabilite est la meilleure lorsque le PLA a ete cristallise rapidement a partir de l'etat vitreux pour atteindre un degre de cristallinite eleve et un bon decouplage de la phase amorphe et cristalline. Ensuite, le PLLA a ete confine par deux polymeres amorphes, le Polystyrene et le Polycarbonate. Nous avons montre que le polymere confineur peut influencer la structure cristalline et la mobilite de la phase amorphe du PLLA, influencant ainsi sa permeabilite.
Samira Fernandes Nassar
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Elaboration et caracterisation de membranes nanofibreuses electrospinnees influence de la rheologie des polymeres, de la structuration du reseau de fibres et de ses proprietes mecaniques
Electrospinning, un procede original de mise en forme de polymere par application d'un champ electrique eleve, est largement utilise pour la synthese de membranes non tissees nanofibreuses. Les membranes electrospinnees ont une forte porosite et un rapport surface volume eleve. En effet, ces materiaux ont suscite beaucoup d'interet et d'etudes au cours des dernieres decennies, ce qui ouvre la voie a de nombreuses applications telles que la detection, l'ingenierie tissulaire ou la livraison de medicaments. La recherche actuelle vise a avoir des membranes fibreuses avec une architecture controlee utilisant differents types de collecteurs.Le developpement de nanofibres a base de biopolymeres et une strategie therapeutique pour la regeneration des tissus mous.Le premier objectif de cette these etait de developper de nouveaux materiaux biocompatibles et bio resorbables a l'aide de fibres a l'echelle nanometrique obtenues par electrospinning. En outre, cette etude a examine l'influence de la viscosite, de la concentration et de la tension superficielle des solutions de polymere sur les fibres obtenues. En outre, le debit, la tension appliquee et les parametres environnementaux (temperature et humidite) ont egalement ete optimises au cours de la production de nanofibres.Les fibres ont ete obtenues a partir de PEO, polymere biocompatible. C'est un polymere lineaire qui se compose de segments ethylene et ether CH2CH2O ]n. L'oxyde d'ether peut etre utilise pour interagir avec des especes hydrophiles. En raison de sa solubilite dans l'eau, sa non toxicite et sa capacite a etre electrospinne, le PEO a ete utilise comme additif dans des solutions de biopolymeres pour permettre la formation d'electrodes fibreuses. La resistance mecanique du PEO depend de la masse moleculaire, de la conformation des chaines polymeres et de la taille des fibres ainsi que la structure du reseau.Le deuxieme effort majeur de cette these s'est concentre sur le controle des mailles fibreuses. Une telle activite de recherche est justifiee par l'influence attendue de la morphologie du reseau de fibres sur les proprietes mecaniques des membranes et leur caractere biomimetique qui favorise la colonisation et la croissance des cellules du tissu hote. Le controle de cette structure a ete realise grace au developpement de collecteurs.L'objectif de la these est de fabriquer des structures fibreuses non tissees aleatoires et structurees par electrospinning. Ces structures fibreuses sont obtenues a partir de Poly (oxyde d'ethylene) PEO, en solutions a differentes concentrations et masses moleculaires.Le depot de fibres est realise sur deux types de collecteurs: a) Feuille d'aluminium, b) Collecteur micro structure (dimension 3 x 3 cm) Les analyses morphologiques des membranes ont ete menees a l'aide d'une microscopie electronique a balayage (MEB) et leurs proprietes mecaniques sous traction ont ete realisees a l'aide du rheometre ARESG2.La morphologie des materiaux electrospinnees passe graduellement d'une structure de type perles a des fibres uniformes lorsque la concentration et la masse moleculaire augmentent. Une etude comparative des proprietes morphologiques et mecaniques (essai de traction) des deux structures fibreuses a ete realisee. Cette etude a montre qu'il est possible d'avoir une distribution de fibres formant une cellule primitive tres uniforme dans un reseau de dimension 3 x 3 cm. Ce reseau structure a une contrainte a la rupture plus importante que celle du reseau fibreux aleatoire obtenu conventionnellement avec une feuille d'aluminium.
Khula Ganhi jahsim Aljaber
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Fonctionnalisation de biopolymeres extraits de macroalgues pour encapsuler des principes actifs hydrophobes
Le diabete est caracterise par une hyperglycemie chronique mais egalement par un stress oxydant et une inflammation chronique conduisant a des complications cardiovasculaires telles que l'atherosclerose. La curcumine est un polyphenol connu pour ses proprietes antioxydantes et antiinflammatoires. Elle est capable de neutraliser les radicaux libres et les mediateurs inflammatoires impliques dans le developpement des maladies metaboliques. De ce fait, la curcumine peut avoir une action preventive contre le diabete de type 2 et ses complications cardiovasculaires. Cependant la curcumine, comme de nombreux medicaments hydrophobes, est tres peu absorbee dans l'organisme. De plus sa metabolisation et son elimination rapide de l'organisme limite ses effets therapeutiques. Ainsi ce travail de these a consiste a mettre en place un systeme de vectorisation pour le transport de molecules hydrophobes comme la curcumine en utilisant les carraghenanes, des polysaccharides de macroalgues. Pour ce faire, les polysaccharides ont ete tout d'abord extraits des macroalgues issues des Mascareignes en mettant en place et en optimisant un protocole d'eco extraction. Ces polysaccharides ont ensuite ete caracterises par RMN puis fonctionnalises pour former des micelles de taille nanometrique. Nos resultats montrent que ces nanovecteurs sont biodegradables, non toxiques et permettent d'ameliorer l'introduction de la curcumine dans des cellules endotheliales humaines, ainsi que d'accroitre ses proprietes antiinflammatoires. Ces nanomicelles representent donc potentiellement un moyen de transport prometteur de medicaments hydrophobes tels que la curcumine.
Latufa Youssouf
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Caracterisation dielectrique et thermique de films biopolymeres pour l'electronique flexible haute frequence
Les materiaux biopolymeres sont l'objet d'un engouement tres fort pour des applications tres variees dans de nombreux domaines d'activites ou ils remplacent de plus en plus les polymeres petrosources. Compte tenu de leurs proprietes, parmi lesquelles la biocompatibilite, la biodegradabilite, la flexibilite et la legerete, ils suscitent un interet croissant dans le domaine de l'electronique. Neanmoins, leur possible integration dans l'electronique haute frequence passe par l'etude de proprietes importantes telles que la conductivite thermique et la permittivite dielectrique complexe. Dans ce travail nous nous interessons a deux biopolymeres en particulier, l'acide poly lactique (PLA) et le palmitate de cellulose (CP) L'extraction des proprietes de ces materiaux est realisee au travers de la mise en oeuvre de deux methodes. La methode 3o pour la determination de la conductivite thermique et la methode dite des deux lignes pour la determination de la permittivite dielectrique complexe. Cette derniere est mesuree sur une bande de frequences allant de 0,5 a 67 GHz. Ces deux techniques de caracterisation requierent la realisation de lignes metalliques en surface des films biopolymeres qui compte tenu de leur nature supportent mal les procedes de photolithographie. Aussi, des procedes alternatifs ont ete developpes pour repondre a ce challenge technologique. Ce travail experimental est accompagne d'etudes de modelisation sur les deux volets, estimations de la conductivite thermique et de la permittivite dielectrique complexe des materiaux investigues. La confrontation des modeles proposes, analytiques et numeriques, aux donnees experimentales montre une bonne comprehension du probleme de caracterisation de ces biopolymeres.
Ghizlane Boussatour
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Microencapsulation sequentielle d'un systeme lipidique par des biopolymeres vegetaux (proteines de pois et pectine) influence des interactions a l'interface huile eau
La protection et la vectorisation de certaines molecules actives, alimentaires et pharmaceutiques, necessitent de les separer de leur environnement en les piegeant dans des matrices structurees capables de les liberer a un endroit et a un instant bien precis. Lorsqu'il s'agit de systemes d'encapsulation a base d'emulsions sechees par le procede d'atomisation, la maitrise de ces matrices requiert a la fois la connaissance des proprietes des membranes interfaciales et de celles de la matrice de sechage. La caracterisation, par tensiometrie, des proprietes interfaciales des proteines de pois, en presence et en absence de pectine, polyelectrolyte anionique, permet l'etude des interactions proteines/pectine aux interfaces H/E et leur effet sur la stabilite de l'emulsion lors du sechage par atomisation. L'etude de l'effet des proprietes de la matrice de sechage, a base de maltodextrines, permet de relier leurs interactions vis a vis de l'eau aux performances d'encapsulation des emulsions sechees. Les etudes a l'echelle moleculaire mettent en evidence le role de la pectine dans la stabilisation de la structure secondaire des globulines de pois lors du sechage, ce qui se traduit par une meilleure protection de la molecule active encapsulee. Enfin, l'analyse de la cinetique de liberation d'une molecule volatile modele, l'hexanoate d'ethyle, permet d'evaluer les proprietes barriere des couches interfaciales et d'identifier le mecanisme de liberation. L'ensemble de ces travaux menes a differentes echelles permet de contribuer a la comprehension des divers mecanismes impliques dans (i) la stabilisation des emulsions par des interfaces multicouches a base de proteines/polysaccharides, (ii) leur resistance au sechage par atomisation et enfin (iii) leur capacite a proteger et a liberer des composes sensibles.
Adem Gharsallaoui
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Correlation des proprietes physico chimiques de biopolymeres a la reponse cellulaire Contribution a l'elaboration de nouveaux implants anti cataracte secondaire
Les capacites d'adhesion et de proliferation des cellules epitheliales cristalliniennes restantes apres la chirurgie de la cataracte peuvent induire une cataracte secondaire. Cette pathologie post operatoire entraine une nouvelle perte d'acuite visuelle pour le patient. La caracterisation physico chimique des surfaces prothetiques a souligne l'existence de proprietes qui differencient des materiaux de composition chimique parfois tres proche. Parallelement, la mise au point d'un test in vitro simple et sensible a permis de confirmer l'influence de la formulation du materiau sur le delai et le degre d'apparition de la cataracte secondaire. A partir des donnees physico chimiques et biologiques obtenues, nous avons identifie des parametres clefs de surface influencant la reponse biologique: le caractere hydrophile/hydrophobe, les proprietes electriques et la mobilite des chaines polymeriques. Les correlations degagees entre les proprietes physico chimiques des polymeres et le comportement cellulaire ont permis d'initier le developpement d'une nouvelle lentille "anti cataracte secondaire" performante. La premiere voie d'approche consiste a synthetiser un hydrogel contenant des fonctions carboxylates. Les premiers resultats ont confirme les correlations precedemment etablies entre mouillabilite ou potentiel dzeta et reponse cellulaire. Les produits obtenus sont biofonctionnels et permettraient de reduire les risques d'apparition d'une cataracte secondaire. La seconde approche correspond a la realisation d'un revetement de surface HEMA/MAA sur une lentille hydrogel. Les protheses obtenues cumulent d'excellentes proprietes mecaniques, anti cataracte secondaire, et d'injectabilite.
Laurence Hermitte
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Proprietes rheologiques des solutions aqueuses de xanthane, de caroube et de leurs melanges influence de quelques caracteristiques des deux biopolymeres
Les proprietes rheologiques des solutions de xanthane (X) ont ete etudiees en milieu NaCl 1,1M en fonction des taux d'acetylation, de pyruvilation et des traitements post fermentaires. Pour tous les echantillons, l'existence de deux concentrations critiques a ete confirmee a partir des proprietes d'ecoulement et des proprietes viscoelastiques en regime harmonique elles delimitent les regimes dilue, intermediaire et semi dilue. Les interactions polymere polymere sont plus importantes apres desacetylation. Par precipitation fractionnee a l'ethanol de la caroube (C) des echantillons de rapport mannose/galactose (M/G) decroissants sont prepares. D'apres la variation de la viscosite et des proprietes viscoelastiques dans le domaine semi dilue, on peut estimer que les fractions les plus lisses presentent une forte tendance a l'agregation. L'etude des proprietes viscoelastiques en regime harmonique des gels mixtes thermoreversibles (0,5 g/dl) conduit a l'hypothese d'interactions X C durables et d'interactions X X de plus courte duree de vie. L'evolution du gel au cours du temps met en evidence une reorganisation reassociations X X au detriment des jonctions X C. Un refroidissement rapide favoriserait les interactions X C. Les chaines de xanthane natif, plus compactes, presentent des interactions (X C) beaucoup plus faibles que le xanthane apres traitement thermique et la desacetylation ainsi que la depyruvilation provoquent egalement une diminution du pouvoir interactif egalement attribuee a la reduction du volume hydrodynamique. Les fractions de caroube les plus lisses fournissent en general des gels de module elastique plus eleve. Les melanges tres dilues ont ete etudies par une methode viscosimetrique sensible. Un reseau tenu, thixotrope, existe a partir de quelques dizaines de ppm. La viscosite intrinseque et le coefficient de Huggins apparent determines apres destruction sous cisaillement du reseau, montrent une diminution du volume hydrodynamique et une tendance a l'agregation qui sont maximum a l'optimum de synergie. La fusion des interactions s'etend sur une large plage de temperature entre 47 et 65degC. Compare aux resultats en milieu semi dilue, l'effet de la structure du xanthane est inchange mais celui du rapport M/G est moins marque. Nous proposons un mecanisme d'association impliquant la formation d'agregats X C stables et de "superagregats" sensibles au cisaillement.
Claudine Tonon-Mariage