Systèmes fluorés pour la conception de matériaux poreux : Matrices pour la physisorption de biomolécules

Fluorinated systems for the design of porous material : Matrices for the physisorption of biomolecules

• Auteur / Autrice : Rudina Bleta
• Direction : Marie-José Stébé, Jean-Luc Blin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie Moléculaires
• Date : Soutenance le 09/11/2007
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : SESAMES
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Équipe Physico-Chimie des Colloïdes, laboratoire Structure et Réactivité des Systèmes Moléculaires Complexes
• Jury : Président / Présidente : Alain Walcarius
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Walcarius, Joël Patarin, Olivier Mondain Monval, Martial Pabon, Marie-José Stébé, Jean-Luc Blin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Joël Patarin, Olivier Mondain Monval

Mots clés

Mots clés contrôlés

Enzymes immobilisées

Matériaux poreux

Composition chimique

Analyse

Surfactants

Mots clés libres

Surfactant fluoré

Résumé

Les propriétés d’auto organisation de tensioactifs ainsi que celles de la chimie de la silice ont permis de préparer des matériaux mésoporeux organisés selon une symétrie hexagonale, cubique ou lamellaire dont la taille des pores varie de 2 à plus de 10 nm. Ils sont depuis quelques années le centre d’intérêt d’universitaires et d’industriels qui développent des recherches fondamentales et appliquées. La compréhension globale des mécanismes de synthèse et la maîtrise des propriétés structurales et texturales des matériaux mésoporeux sont nécessaires pour envisager leur utilisation dans un quelconque procédé industriel. Dans ce cadre, nous avons étudié les relations entre les propriétés physico-chimiques d’un tensioactif fluoré C7F15C2H4(OC2H4)8OH et les caractéristiques des silices mésoporeuses. Malgré l’existence d’une phase micellaire, les canaux poreux des matériaux obtenus avec ces solutions micellaires ne sont pas organisés. En revanche, l’addition de la perfluorodécaline provoque une structuration du matériau selon une symétrie hexagonale. L’utilisation de divers fluorocarbures, ayant des structures moléculaires différentes, montre que le phénomène est associé au déplacement de la courbe de point de trouble vers les hautes températures. De plus, il a été montre que la préparation de matériaux à porosité hiérarchisée à partir d'émulsions de type huile dans eau est corrélée à la température d’inversion de phase du système eau/huile/tensioactif. Enfin, les matériaux mésoporeux ont été mis à profit pour immobiliser des enzymes et les résultats montrent que les lipases physisorbées conservent une activité catalytique.

The self-assembly properties of surfactants and those of silica chemistry have led to the preparation of ordered mesoporous materials with hexagonal, cubic or lamellar symmetry and with pore sizes varying from 2 to more than 10 nm. Recently, they have aroused of great deal of interest to academics and industrialists for the development of fundamental and applied research. However, their use in any industrial process needs a careful consideration of the total comprehension of the synthesis mechanism as well as the control of their structural and textural properties. In this work, the relation between the physicochemical properties of a fluorinated surfactant, C7F15C2H4(OC2H4)8OH, and the characteristics of mesoporous silica was investigated. In spite of the existence of a micellar phase, only wormlike mesoporous materials were obtained. On the other hand, the addition of the perfluorodecalin led to the organisation of the channels according to a hexagonal symmetry. The use of various fluorocarbons of different molecular structures evidenced that this phenomenon is associated to the shift of the cloud point curve towards higher temperatures. Hierarchically porous silica were also prepared from oil-in-water emulsions and their characteristics were correlated to the phase inversion temperature of the surfactant/water/oil system. Finally, the mesoporous materials were used as hosts for the physisorption of enzymes and the results showed that the catalytic activity of the immobilised lipases is preserved.