Formulation de nano-objets polymères via le procédé d'auto-assemblage induit par polymérisation RAFT en émulsion

Formulation of polymeric nano-objects via RAFT mediated polymerization induced self-assembly in emulsion

• Auteur / Autrice : Erika paola Fonseca parra
• Direction : Khalid Ferji, Jean-Luc Six
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie des Procédés, des Produits et des Molécules
• Date : Inscription en doctorat le 12/10/2021
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : SIMPPÉ - SCIENCES ET INGENIERIES DES MOLECULES, DES PRODUITS, DES PROCEDES ET DE L'ÉNERGIE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LCPM - Laboratoire de Chimie Physique Macromoléculaire

Mots clés

Mots clés libres

Copolymères

Raft

Pisa

Raft

Copolymers

Pisa

Résumé

Au cours de cette décennie, une technique émergente appelée « auto-assemblage induit par polymérisation (PISA) » a été développée pour produire des nano-objets polymères in situ, dans l'eau ou dans des solvants organiques. En plus d'être une méthodologie polyvalente et rapide, ce procédé présente également l'avantage de produire des dispersions concentrées de nano-objets (jusqu'à 30% en poids), ce qui est avantageux pour une production à grande échelle. La PISA en phase aqueuse par exemple peut-être réalisée en émulsion (monomères organosolubles) ou en dispersion (monomères hydrosolubles). En dispersion, cette technique a permis un accès facile et direct à des nano-objets aux morphologies diverses et variées (sphériques, cylindriques et vésiculaires).[1,2] Cependant, seuls des nano-objets de morphologie cinétiquement figée (sphères et nanoparticules cœur/couronne) sont généralement produits par PISA en émulsion.[3] Malgré l'élégance de la PISA en dispersion, son approche est limitée par le nombre réduit de monomères pouvant respecter les prérequis en terme de solubilité des monomères dans l'eau. En effet, la plupart des monomères conduisant à des polymères présentant une sensibilité thermique, lumineuse ou au pH sont hydrophobes. L'objectif de cette thèse est donc d'approfondir l'étude du procédé PISA en émulsion en utilisant dans un premier temps un système modèle afin de débloquer les verrous scientifiques et technologiques permettant d'accéder à des nano-objets aux morphologies avancées tels que les vésicules. Par la suite, les connaissances acquises seront appliquées à d'autres systèmes répondant à des stimuli. Des moyens expérimentaux divers et variés seront mis à disposition pour le bon avancement des travaux tels que : RMN, SEC, DSC, lampes UV-Visible, diffusion de la lumière multi-angles et microscope électronique à transmission de table. D'autres techniques de caractérisation seront également employées à travers de collaborations extérieures : cryoEM, SAXS et AFM. [1]- Polymer Chemistry, 2020,11, 4729-4740. https://doi.org/10.1039/d0py00407c [2]- Polymer Chemistry, 2018, 9, 2868–2872. https://doi.org/10.1039/c8py00346g. [3]- Polymer Chemistry, 2019, 10, 45-53. https://doi.org/10.1039/c8py01295d

Over the last decade, an one-pot emerging platform technology of amphiphilic copolymers self-assembly called 'polymerization-induced self-assembly (PISA)' has been developed to produce polymeric nano-objects in water or in organic solvents. In addition to be a versatile and rapid methodology, PISA allows producing concentrated nano-objects dispersions (up to 30% solids concentration), which is highly advantageous for large-scale production. In aqueous medium, PISA can be performed in emulsion (using organo-soluble monomers) or in dispersion (using water-soluble monomers). It is well reported in the literature that PISA in dispersion allows an easy and direct access to polymeric nano-objects exhibiting advanced morphologies (worm-like micelles and vesicles).[1,2] However, only kinetically trapped morphologies (spheres or core/shell nanoparticles) are generally produced by PISA in emulsion.[3] Although the powerful of PISA in dispersion, this approach is limited by the low number of monomers respecting its prerequisites in terms of solubility in water. Indeed, most of the monomers leading to thermal-, light- or pH-sensitive polymers are hydrophobic. The main objective of the present PhD is to study the impact of the experimental conditions of PISA in emulsion on the nano-objects morphology. A model system will be first investigated to establish the best way for an easy access to the advanced morphologies such as vesicles. Subsequently, the knowledge acquired will be applied to other polymeric systems responding to external stimuli. Various experimental techniques will be available to ensure the good polymers/nano-objects synthesis/characterization, including NMR, SEC, DSC, UV-Visible lamps, multi-angle light scattering and transmission electron microscope. Other characterization techniques will also be used through external collaborations such as cryoEM, SAXS and AFM. [1]- Polymer Chemistry, 2020,11, 4729-4740. https://doi.org/10.1039/d0py00407c [2]- Polymer Chemistry, 2018, 9, 2868–2872. https://doi.org/10.1039/c8py00346g. [3]- Polymer Chemistry, 2019, 10, 45-53. https://doi.org/10.1039/c8py01295d