Dynamique des colloïdes de Janus interagissant avec des vésicules lipidiques géantes

Dynamics of Janus colloids interacting with giant lipid vesicles

• Auteur / Autrice : Vaibhav Sharma
• Direction : Carlos Manuel Marques, Antonio Stocco
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 03/12/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Charitat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Salima Rafaï
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rumiana Dimova, Thomas Bickel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Membranes lipidiques

Colloïdes

Particules Janus

Mots clés libres

Colloïdes de Janus

Phospholipide

GUV

Pince optique

Auto-propulsion

Engloutissement

Janus colloids

Phospholipid

GUV

Optical Tweezers

Self-propulsion

Engulfment

Résumé

L'interaction d'une entité artificielle ou biologique autopropulsée avec la membrane cellulaire joue un rôle crucial dans la gestion de divers processus importants tels que les infections microbiennes, l'administration de médicaments et la toxicité des nanomatériaux Dans cette thèse, le comportement des colloïdes artificiels autopropulsés de Janus dans et hors des conditions d'équilibre thermique lors de la rencontre avec une colloïdes de Janus a été observée en utilisant des conditions d'interactions spontanées et forcées. Des centrifugations et des méthodes de pinces optiques ont été utilisées pour obtenir un engloutissement activé, ce qui a permis de mieux comprendre les facteurs qui régissent l'engloutissement d'un colloïde sphérique par une GUV.La diffusion de la rotation et de la translation pour un colloïde brownien de Janus près d'une surface a solide unique ainsi que dans l'interaction spontanée avec un GUV a été étudiée et les résultats se sont avérés en accord avec les prédictions théorique. Un mouvement orbital a été observé lorsqu'un colloïde de Janus actif rencontre un GUV sur son chemin. L'engloutissement activé de colloïdes de Janus sphériques ou nus, déclenché par une force externe, a montré un effet de confinement important et un ralentissement significatif de la diffusion rotationnelle et translationnelle des colloïdes. L'activité d'un colloïde de Janus est également sévèrement entravée dans des conditions d'engloutissement.

Interaction of a self-propelling artificial or biological entity, with cell membrane plays a crucial role in governing various important processes like microbial infections, drug delivery, and nanomaterial toxicity. In this thesis, the behaviour of self-propelling artificial Janus colloids in- and out-of thermal equilibrium conditions on encountering a Giant Unilamellar Vesicle was investigated. Also, the interaction dynamics for Janus colloids in active and passive conditions were observed by utilizing spontaneous and force driven interactions conditions. Centrifugations and Optical tweezer methods were employed to achieve activated engulfment which helped in gaining a deeper understanding on the factors that govern engulfment of a spherical colloid by GUV.The rotation and translation diffusion for a Brownian Janus colloid near a single solid boundary as well as in spontaneous interaction with a GUV were investigated and the results were found in tune with the previous theoretical prediction. A striking orbital motion was observed when an active Janus colloid encountered a GUV in its path. Activated engulfment of spherical Janus/bare colloids, triggered by external force showed a severe confinement effect and significant slowing down in the rotational and translational diffusion of the colloids. The activity of a Janus colloid was also found to be severely hampered in engulfed conditions.