Thèse soutenue

Polymères nanostructures à empreintes moléculaires obtenues par polymérisation radicalaire contrôlée / vivante via l'utilisation de multi-iniferters

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Auteur / Autrice : Pinar Çakir
Direction : Karsten Haupt
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biotechnologie
Date : Soutenance en 2012
Etablissement(s) : Compiègne

Résumé

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Les polymères à empreintes moléculaires (MIPs) sont des matériaux synthétiques contenant des cavités capables de reconnaître spécifiquement une molécule cible. Ils se présentent comme une alternative intéressante face aux anticorps biologiques en raison de leur meilleure stabilité chimique et physique, leur meilleure disponibilité et leur moindre coût. Traditionnellement, les MIPs sont synthétisés par polymérisation de monolithes, qui sont ensuite broyés mécaniquement, engendrant des particules de taille micrométrique et de formes irrégulières. Durant ces dernières années, de nombreuses techniques de polymérisation ont été développées afin d’obtenir des particules MIP sphériques de tailles micro et nanométriques, et plus particulièrement des nanogels quasi-solubles. Dans l’optique d’une application en biologie, des tailles de quelques nanomètres - de l’ordre de grandeur de la taille des protéines – sont souhaitées, ce qui pose un réel défi pour leur synthèse, car la faible densité du matériau (une particule ne consiste que de quelques chaines de polymère) s'oppose à l'impression d'une mémoire moléculaire. Nous avons développé une nouvelle approche de synthèse de MIP nanogels dont la taille est proche de celle des anticorps naturels. Notre stratégie est basée sur l’utilisation d’un nouveau type d'amorceur pour la polymérisation radicalaire contrôlée comprenant des fonctions iniferter multiples attachées à un noyau dendritique. Cela permet de générer une concentration localement élevée de radicaux et ainsi, d'obtenir des nanogels de polymère dont la densité est augmentée. Ces travaux de thèse ont conduit à l’obtention des nanogels de MIP de 17 nm de diamètre avec un effet impression appréciable, une bonne affinité pour la cible, le beta-antagoniste propranolol, et une sélectivité moléculaire prononcée. En plus de la synthèse des nanogels solubles de MIP, des motifs de MIP micro et nanostructurés ont été greffés sur des surfaces planes de silicium. Le multiiniferter a été imprimé à la surface par lithographie douce, et fixé chimiquement par son groupement carboxyle central. Les MIPs ont ensuite été synthétisés par une approche « bottom up », caractérisés par spectroscopie d'émission optique, la spectroscopie Raman et la microscopie à force atomique, et la reconnaissance moléculaire de la cible a été visualisée par microscopie de fluorescence. Ces nouveaux matériaux, nanogels et surfaces imprimées offrent de nombreuses perspectives pour la détection par biocapteurs et biopuces, en particulier dans le domaine du biomédical.