Conception, caractérisation et application de glyconanoparticules en (bio)électrochimie

Conception, characterization and application of glyconanoparticles in (bio)electrochemistry

• Auteur / Autrice : Marie Carrière
• Direction : Karine Gorgy, Redouane Borsali, Serge Cosnier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique moléculaire et structurale
• Date : Soutenance le 25/01/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de chimie moléculaire (Grenoble) - Centre de recherches sur les macromolécules végétales (Grenoble ; 1966-....)
• Jury : Président / Présidente : Frédérique Loiseau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karine Gorgy, Hubert Perrot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Tingry, Nicole Jaffrezic-Renault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Copolymères

Bioélectrochimie

Mots clés libres

Électrochimie

Bioélectrochimie

Glyconanoparticules

Copolymères à bloc

Electrochemistry

Bioelectrochemistry

Glyconanoparticles

Block copolymers

Résumé

Cette thèse effectuée, en collaboration entre le Département de Chimie Moléculaire (DCM), et le Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales (CERMAV) est dédiée à la conception de nouvelles glyconanoparticules (GNPs) rédox obtenues par auto assemblage de deux copolymères amphiphiles selon un procédé de nanoprécipitation: le polystyrène-bloc-cyclodextrine (PS-b-CD) et le polystyrène-bloc-maltoheptaose (PS-b-MH) ou d’un mélange en différentes proportions de ces deux copolymères. La morphologie et la taille nanométrique des GNPs ont pu être déterminées grâce à des caractérisations par diffusion dynamique de la lumière, microscopie électronique à transmission et à balayage. Selon la nature du composé rédox choisi, la fonctionnalisation des GNPs a été réalisée pendant leur formation ou après l’auto-assemblage de celles-ci en utilisant les propriétés d’inclusion des cyclodextrines. Un axe abordé pendant la thèse est l’étude des propriétés électrochimiques des glyconanoparticules rédox en solution ainsi que la transposition de leurs propriétés rédox sur support carboné. Afin de mieux appréhender les propriétés électrochimiques des glyconanoparticules, une étude en amont des propriétés électrochimiques des composés rédox en solution comme pour l’entité viologène substituée par le groupement adamantane ou pyrène a été réalisée. Un dernier volet exploré est l'utilisation des glyconanoparticules en bioélectrochimie pour la réalisation de biocathodes enzymatiques et de biocapteurs enzymatiques à glucose, ce dernier étant choisi comme preuve de concept.

This thesis, carried out in collaboration between the Département de Chimie Moléculaire (DCM), and Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales (CERMAV) is dedicated to the conception of new redox glyconanoparticles (GNPs). They are obtained by self-assembly of amphiphilic block copolymer systems using nanoprecipitation technique: polystyrene-block-cyclodextrin (PS-b-CD) and polystyrene-block-maltoheptaose (PS-b-MH) or a mixture of these 2 copolymers in different proportions. The morphology and the nanometric size of the GNPs were determined thanks to characterizations by dynamic light scattering, transmission and scanning electron microscopy. Depending on the nature of the chosen redox compound, the GNPs functionalization was carried out during their formation or after self-assembly using the inclusion properties of cyclodextrins. Another approach of the thesis is the study of the electrochemical properties of these redox glyconanoparticles in solution as well as their electrochemical transposition on carbon electrode. For a better understanding of the electrochemical properties of modified glyconanoparticles, a study of the electrochemical properties of redox compounds in solution, as for the viologen entity substituted by the adamantane or pyrene group, was carried out. A final aspect explored is the use of glyconanoparticles in bioelectrochemistry for the elaboration of enzymatic biocathodes and enzymatic glucose biosensors, this latter being chosen as proof of concept.