Polymères réactifs à base d'isocyanates bloqués : développement de méthodologies de synthèse pour la bioconjugaison

par Julien Barruet

Thèse de doctorat en Chimie et sciences des matériaux

Sous la direction de Jacques Penelle.


  • Résumé

    Les systèmes "conjugués" biomacromolécule-polymère présentent un grand intérêt dans diverses applications telles que la synthèse sur support solide, les éléments de microfluidique, la chromatographie d'affinité. . . Ces systèmes bioconjugués se basent sur le couplage covalent de biomacromolécules sur des substrats polymères de divers types. Les groupements fonctionnels utilisables peuvent cependant induire des réactions parasites lors de polymérisations radicalaires. L'objectif de cette thèse est de déterminer si certains isacyonates "bloqués", groupements connus pour être réactifs vis-à-vis des aminés, permettraient de dépasser ces contraintes. L'utilisation du méthacrylate de 2-isocyanatoethyle (IEM), derivé commercial, a permis le développement de trois architectures polymères fonctionnalisées isocyanate bloqué. Un hydrogel fonctionnalisé -NH-C(=O)-SO3- a été synthétisé à partir de l'IEM et du métabisulfité de potassium. Cet hydrogel présente une fonctionnalisation importante, un bon comportement au stockage sous voie sèche ainsi qu'une très bonne capacité au gonflement dans l'eau. Le recours à un agent de blocage alternatif a permis la protection de l'IEM et l'obtention d'un monomère hydrosoluble qui a été polymérisé par voie radicalaire dans l'eau. La réactivité de ce polymère vis-à-vis d'aminés aliphatiques dans l'eau a été démontrée. Enfin, le blocage de l'IEM par le phénol ou l'acétone oximé a permis l'obtention de microsphères à base de sivinylbenzène, fonctionnalisées isocyanate bloqué.

  • Titre traduit

    Reactive polymers based on blocked isocyanates : development of synthetic methodologies for bioconjugation


  • Résumé

    Biomacromolecule-polymer "conjugated" systems are of possible interest in several applications such as solid support synthesis, microfluidic elements or affinity chromatography. These bioconjugated systems require the covalent attachment of biomacromolecules on polymer substrates of different kinds. The functional groups needed for that purpose can sometimes induce side reactions during free-radical polymerizations. This thesis aims at determining whether some "blocked" isocyanates, functional groups known to be reactive towards amines, might overcome these limitations. Three polymer architectures containing blocked isocyanates functionalities were developed during this work, based on 2-isocyanatoethyl methacrylate (IEM). A -NH-C(=O)-SO3- functionalized hydrogel was synthetized from IEM and potassium metabisulfite. This hydrogel features significant functionalization, acceptable storage under dry condition, as well as considerable swelling when immerged in water. Direct protection of the IEM monomer was made possible via an alternative blocking agent, yielding a hydrosoluble monomer that was polymerized in water under free-radical conditions. The reactivity of the obtained polymer towards primary amines in water was substantiated. Finally, IEM blocking using phenol or acetone oxime led to divinylbenzene-based microspheres containing reactive blocked isocyanates.

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  • Annexes : Bibliogr. : 116 réf

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