Synthèse et caractérisation des Copolymères Amphiphiles pour des Applications Bioélectroniques

Synthesis and Characterisation of Amphiphilic Copolymers for Bioelectronic Applications

• Auteur / Autrice : Eleftheria Batagianni
• Direction : Roger C. Hiorns, Didier Bégué
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-chimie des polymères
• Date : Soutenance le 09/11/2020
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de physicochimie pour l'Environnement et les Matériaux / IPREM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères

Mots clés libres

Synthèse

Caracterisation polymeres

Copolymeres amphiphiles

Bioelectronique

Synthesis

Characterization

Polymeres

Ampiphilic copolymeres

Bioelectronics

Résumé

De nos jours, les dispositifs bioélectroniques ont trouvé un terrain fertile dans une variété d'applications et ont contribué de manière significative à l'amélioration des soins de santé, à la protection de l'environnement et à l'accélération du rythme des progrès scientifiques. Le développement de transistors électrochimiques organiques (OECTs) a trouvé une applicabilité dans divers dispositifs bioélectroniques, car ils peuvent s'interfacer avec des tissus et des organes électriquement actifs pour mesurer l'activité cellulaire. Dans ce domaine en évolution rapide, il existe un besoin émergent de nouveaux matériaux qui peuvent remplacer l'existant une fois en s'attaquant à leurs limites et en aidant à la mise en oeuvre de nouveaux dispositifs améliorés et innovants.L’objectif de notre travail était de préparer des polymères innovants à base de fullerène et des copolymères blocs amphiphiles pour des applications bioélectroniques. À l'Université de Pau et des Pays de l'Adour, nous avons d'abord synthétisé le comonomère et ensuite, en utilisant C60, C70 et PCBM comme monomères, des poly(fullerènes) via une voie de synthèse facile en utilisant matières premières non toxiques. De plus, nous avons utilisé le poly(C60) déjà synthétisé pour obtenir des copolymères blocs amphiphiles avec du poly(oxyde d'éthylène). Nous avons réalisé des études préliminaires et cinétiques pour comprendre l'effet des paramètres de réaction (réactifs, rapport des réactifs, température, temps de polymérisation et solvant). Pour étudier les caractéristiques des produits synthétisés, nous avons effectué la chromatographie GPC, la RMN et les spectroscopies UV-visible, tandis que leur profil thermique a été obtenu par analyse TGA et DSC. Il est fort possible que ces matériaux de type n puissent convenir à des applications médicales telles que les dispositifs bioélectroniques et / ou biocapteurs. Ainsi, lors d'un séjour de trois mois à l'Université de Cambridge, nous avons eu l'occasion d'étudier la conductivité électronique des poly(fullerènes) synthétisés et de ses copolymères blocs amphiphiles.

Nowadays bioelectronic devices have found fertile ground in a variety of applications and have significantly contributed in improving healthcare, offer environmental protection, and accelerating the pace of scientific progress. The development of organic electrochemical transistor (OECT)s have found applicability in various bioelectronic devices since can interface with electrically active tissues and organs to measure cell activity. In this rapidly evolving field there is an emerging need for newmaterials which can replace existing once by tackling their limitations and assisting in the implementation of new improved and innovative devices.The objective of our work was to prepare innovative fullerene based polymers and it’s amphiphilic block copolymers for bioelectronics applications. At the Université de Pau et des Pays de l’Adour we, first, synthesized the co-monomer and following, utilizing C60, C70 and PCBM as monomers, main-chain poly(fullerene)s via a facile one-pot synthetic route using non-toxic starting materials. Moreover, we used the already synthesized poly(C60) to obtain metal-free amphiphilic block copolymers with poly(ethylene oxide). We performed preliminary and kinetic studies to understand the effect of the reaction parameters (reagents, reagents ratio, temperature, polymerization time and solvent). To investigate the characteristics of the synthesized products we performed GPC chromatography, NMR and UV-visible spectroscopies, while their thermal profile was obtained via TGA and DSC analysis. It’s highly possible that these n-type materials can be suitable for medical applications such as bioelectronic and/or biosensing devices. Therefore, during a three month stay at the University of Cambridge, we had the opportunity to study the electron conductivity of the synthesized poly(fullerene)s and its amphiphilic block copolymers.