Voies de synthèse de particules à patchs d'ADN : nouvelles briques pour l'assemblage programmé

Synthetic pathways towards DNA patchy particles : New building units for programmable assembly

• Auteur / Autrice : Rawan Khalaf
• Direction : Serge Ravaine, Serge Ravaine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 24/11/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche Paul Pascal (Pessac ; 1963-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Colloides, Interfaces, Assemblages (CIA)
• Jury : Président / Présidente : Cécile Zakri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Serge Ravaine, Cécile Zakri, Valérie Marchi, Carole Aimé, Etienne Ducrot, Rémi Merindol
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Marchi, Carole Aimé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanoparticules de silice

Colloïdes

ADN

Mots clés libres

Particules à patchs

Assemblage programmé

ADN

Déplacement de séquences

Tamponnage colloïdal

Patchy particles

Programmable assembly

DNA

Strand displacement

Colloidal stamping

Résumé

L’assemblage de particules colloïdales est une technique polyvalente qui permet la fabrication d’une grande variété de structures colloïdales. Le but de notre étude est de développer des processus fiables et reproductibles pour fabriquer des particules à patchs ADN pouvant servir comme briques de bases pour l’assemblage programmé de nouveaux matériaux colloïdaux. Des particules à un patch d'ADN ont d'abord été préparées avec succès par tamponnage colloïdal, qui consiste à fonctionnaliser une particule « tampon » avec une « encre » fluorescente et à imprimer un patch sur une particule « support ». Des particules avec plusieurs patchs d'ADN identiques ont été synthétisées en combinant le tamponnage colloïdal avec le « parking » colloïdal. De plus, l'utilisation de deux types différents d'encres nous a permis de préparer des particules avec un nombre précis de patchs dissemblables. Des nanoparticules de silice avec quatre patchs de surface circulaires disposés selon une symétrie tétraédrique ont également été synthétisées grâce à la croissance en plusieurs étapes du noyau de silice de tétrapodes de silice/polystyrène.

The bottom-up assembly of colloidal particles is a versatile technique that allows the fabrication of a large panel of colloidal structures. The purpose of the present study is to develop highly reliable and reproducible routes to fabricate particles with DNA patches that can be further used as building units for the programmed assembly of new colloidal materials. Particles with one DNA patch have been first successfully prepared by colloidal stamping, which consists in functionalizing a “stamp” particle with a fluorescent “ink” and in imprinting a patch onto a “support” particle. Particles with multiple similar DNA patches have been synthesized by combining colloidal stamping with colloidal parking. In addition, the use of two different types of DNA “inks” allowed us to prepare particles with a precise number of dissimilar patches. Silica nanoparticles with four circular surface patches arranged in a tetrahedral symmetry have also been synthesized through the multi-step growth of the silica core of silica/polystyrene tetrapods.