Dynamics of agar-based gels in contact with solid surfaces : gelation, adhesion, drying and formulation

par Bosi Mao

Thèse de doctorat en Lasers, matière et nanosciences

Sous la direction de Patrick Snabre et de Thibaut Divoux.

Soutenue le 24-05-2017

à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde) , en partenariat avec Centre de Recherche Paul Pascal (Pessac) (laboratoire) .

Le président du jury était Cécile Zakri.

Le jury était composé de Taeke Nicolai, Sébastien Manneville, François Villeval, Marguerite Rinaudo, Pierre-Yves Beziau, Bruno Tetart.

Les rapporteurs étaient Costantino Creton.

mots clés

• Agar
• Gel
• Gélification
• Contraction
• Rhéologie
• Adhésion
• Détachement
• Séchage
• Formulation
• Gélification
• Agar-agar
• Colloïdes -- Séchage

Titre traduit

Dynamique de gels à base d'agar en contact avec des surfaces solides : gélification, adhésion, séchage et formulation

Résumé

Mon projet de thèse a été réalisé en partenariat avec l'entreprise BioMérieux, qui produit des milieux de culture à base de gel d'agar coulés dans des boîtes de Pétri à destination du secteur biomédical. Ces gels, remplis d'eau à 95 %, sont susceptibles d'en relâcher par évaporation ou sous l'effet d'une perturbation externe. Le gel se contracte et peut se détacher des parois de la boite lors de la production ou lors de leur incubation. Ma thèse a consisté à identifier les paramètres clefs qui influent sur la contraction de ces milieux de culture aussi bien au niveau de la composition du gel que des propriétés de surface des parois de la boîte de Pétri. Ce travail expérimental m'a permis d'associer un panel de techniques originales comme la rhéologie à force normale contrôlée, une centrifugeuse, l'interférométrie ou encore la méthode flot optique. J'ai ainsi mis à jour les moteurs du détachement du gel des parois des boîtes et identifier des solutions concrètes pour y remédier

mots clés

• Agar
• Agar
• Gelation
• Contraction
• Rheology;
• Ahdesion
• Debonding
• Drying
• Formulation

Résumé

My PhD work was carried out in partnership with the company BioMérieux, a leader int he production of agar-based culture media, cast in Petri disches and used in microbioly. Being mainly composed of water (>95 % wt.), agar gels are naturally prone to solvent-loss by evaporation either at rest or under an external perturbation. As a result, the gel shrinks and detaches from the sidewall fo dish. The goal of my PhD work was to identify the key paramters driving the gel detachment, in relation with both the gel chemical composition, as well as the dish surface properties. This expzrimental word has allowed me to use a wide array of thecniques such as normal force controlled rheology, intererometric observations, or optical flow analysis applied to the gel deformation. I succesfully unravelled the driving forces that lead to the gel detachment from the sidewall of the dish and proposed concrete solutions to be implemented on a commercial scale to prevent il.