Relation entre la composition et la taille du chitosane et les structure chimiques et proprietes des chitosan greffes

Relation between the composition and size of chitosan and the chemical structures and properties of resulting grafted chitosan

• Auteur / Autrice : Marine Durand
• Direction : Patrice Castignolles, Jutta Rieger
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique et chimie des matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 15/10/2024
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut parisien de chimie moléculaire (IPCM)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : CHIMIE DES POLYMERES

Mots clés

Mots clés libres

Chitosane

Degré d'acétalisation

Masse molaire

Greffage

Raft

Solubilité

Chitosan

Degree of acetylation

Molar mass

Grafting

Raft

Solubility

Résumé

Le chitosan est un polymère artificiel dérivé de la chitine, le polymère de la carapace des crabes ou des crevettes. Les macromolécules du chitosane ont des compositions chimiques, des degrés d'acétylation et des tailles différentes. La dissolution du chitosane est un défi. Le chitosane provenant de différentes sources sera caractérisé : les distributions de taille seront déterminées en utilisant des méthodes conventionnelles de chromatographie d'exclusion stérique (SEC), la SEC à détection multiple mais aussi l'analyse de dispersion de Taylor (TDA) ; la distribution des degrés d'acétylation, leurs moyennes et leurs dispersités seront déterminées en utilisant l'électrophorèse capillaire (CE). La dissolution et la solubilité seront caractérisées à l'aide de l'EC, de la RMN résolue dans le temps et de la RMN quantitative. Des copolymères greffés doublement hydrophiles à base de chitosane seront synthétisés à partir de différents chitosanes en utilisant la polymérisation radicalaire contrôlée (RAFT) en deux étapes : un agent RAFT sera d'abord greffé sur différents chitosanes, puis la polymérisation RAFT sera effectuée. Le chitosane greffé avec les agents RAFT sera caractérisé en utilisant l'électrophorèse capillaire ainsi que des méthodes de spectroscopie RMN à l'état de solution. Les copolymères de chitosane greffés seront caractérisés par SEC, TDA, CE et RMN, mais aussi par des méthodes bidimensionnelles couplant SEC à CE et CE à TDA. La dissolution et la solubilité seront aussi caractérisées. La relation entre les caractéristiques moléculaires du chitosane et celles du chitosane greffé sera établie, de même que la relation entre les caractéristiques moléculaires du chitosane greffé et celles du chitosane greffé.

Chitosan is an artificial polymer derived from chitin, the polymer in crab shell or prawn's shells. The macromolecules in chitosan have different chemical compositions, named degree of acetylation as well as different sizes. Dissolution of chitosan is challenging. Chitosan from different sources will be characterized: the size distributions will be determined using conventional size exclusion chromatography (SEC) methods, multiple detection SEC but also Taylor Dispersion Analysis (TDA); the distribution of degrees of acetylation, their averages and dispersities will be determined using capillary electrophoresis (CE). The dissolution and solubility will be characterized using CE, time-resolved NMR and quantitative NMR. Double hydrophilic grafted copolymers based on chitosan will be synthesized from different chitosans using controlled radical polymerization (RAFT) in two steps: first a RAFT agent will be grafted on different chitosans, then RAFT polymerization will be performed. The chitosan grafted with the RAFT agents will be characterized using capillary electrophoresis as well as solution-state NMR spectroscopy methods. The grafted chitosan copolymers will be characterized using SEC, TDA, CE and NMR, but also two dimensional methods coupling SEC to CE and CE to TDA. Dissolution and solubility will be characterized. The relation between chitosan molecular features and the grafted chitosan molecular features will be established as well as relation between molecular features and properties such as solubility. These relations will be used as a platform to evaluate the potential of chitosan and grafted chitosans for different applications, including for generating colloids though polymerization induced self-assembly (PISA).