Interaction entre nanoparticules et agrégats de molécules amphiphile

Interaction between Nanoparticles and Aggregates of Amphiphile Molecules

• Auteur / Autrice : Falin Tian
• Direction : Wei Dong, Xianren Zhang
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 03/07/2015
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure en cotutelle avec Beijing University of Chemical Technology (Chine)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Xiaosong Chen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Wei Dong, Xianren Zhang, Xiaosong Chen, Saïd Amokrane, Wenchuan Wang, Dapeng Cao, Guangjin Chen, Wei-Mou Zheng
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Saïd Amokrane, Wenchuan Wang

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanoparticules

Mots clés libres

Molécule amphiphile

Lipides membranaires

Nano particule

Nano tube lipide

Transformation de tube lipide en forme de collier de perles

Simulation moléculaire

Amphiphilic molecule

Lipid membrane

Nanoparticle

Lipid nanotube

Tube pearling

Molecular simulation

Résumé

Ayant une structure particulière avec une tête hydrophile et une queue hydrophobe, des molécules amphiphile ont de nombreuses applications importantes, comme par exemple, la fabrication des détergents, la protection et la fonctionnalisation de surfaces, etc. Des agrégats de diverses formes, micelles, véhicules, membranes etc., peuvent se former à partir des amphiphiles. La complexité de ces agrégats moléculaires rend l’étude théorique de ce type de systèmes extrêmement difficile. Jusqu’à présent, notre connaissance sur l’interaction entre des nanoparticules et des agrégats des amphiphiles reste encore incomplète. A l’aide de certaines méthodes de simulations moléculaire et une approche théorique, nous avons entrepris une série d’études pour mieux comprendre les questions fondamentales suivantes :1. Comment la présence de nanoparticules, notamment la courbure de ses surfaces, affecte l’agrégation de molécules amphiphile ?2. Comment une bicouche de lipide, une forme d’agrégat particulier des amphiphile, peut induire l’assemblage auto-organisé de nanoparticules hydrophobes ?3. Est-ce que la présence des nanoparticules peut provoquer des transitions morphologiques d’un nanotube membranaire ?

Amphiphile molecules, endowed with a particular structure containing a hydrophilic head and a hydrophobic tail, have many important applications, e.g., fabrication of detergents, surface coating or surface functionalization, etc. Molecular aggregates of various forms, micelles, vehicle, membranes, etc. can be formed from amphiphile molecules. The complexity of these molecular aggregates involving a large number of atoms make the theoretical study of these system very challenging. Up to now, our understanding of the interaction between nanoparticles and aggregates of amphiphiles remains quite incomplete. Using a variety of molecular simulation methods and some theoretical approaches (Helfrich theory and perturbation theory), we have studied the following issues in the present thesis: 1. How the presence of nanoparticles, especially due to their highly curved surfaces, affects the aggregation of the amphiphiles? 2. How a lipid bilayer, a particular amphiphile aggregate, induces the self-assembly of hydrophobic nanoparticles.3. How the morphology transition of a membrane nanotube can be induced by nanoparticles?