Assemblages de polysaccharides hôtes et invités en surface : synthèse et rôle des interactions multivalentes

par Oznur Kaftan

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Rachel Auzély-Velty et de Andréas Fery.

Soutenue le 20-05-2011

à Grenoble en cotutelle avec 109 University of Bayreuth , dans le cadre de CHIMIE ET SCIENCES DU VIVANT (218) , en partenariat avec Centre de Recherche sur les Macromolécules Végétales (équipe de recherche) .

Le président du jury était Guy Royal.

Le jury était composé de Georg Papastavrou, Catherine Amiel, Mounir Maaloum, Pierre eymard Biron.

Les rapporteurs étaient Fouzia Boulmedais, Ralf Richter, Igor Boguslavsky.


  • Résumé

    Notre étude aborde deux points importants sur les interactions supramoléculaires dans les polymères : tout d'abord comment des polymères peuvent s'assembler sur des surfaces planes au moyen de d'interactions de type hôte/invité, puis sur les interactions entre polymères à l'échelle de la molécule unique. En particulier nous verrons comment ces interactions à courte portée influent sur l'adhésion des chaînes sur des surfaces chimiquement contrôlées. Notre choix s'est porté sur un polymère d'origine naturelle le chitosane fonctionnalisé respectivement par des B-cyclodextrines (hôte) et des adamantanes (invité) et dont les assemblages forment des gels. Dans une première partie nous montrerons la possibilité de créer des multicouches de polymère par la méthode Layer-by-Layer (LbL) à l'aide des interactions de type hôte/invité, assemblage toutefois limité par les interactions électrostatiques au sein de la structure. Dans une seconde partie nous étudions les interactions multivalentes hôte/invité entre les couches de polymères en mesurant la force d'interaction par AFM. Nous avons pu mettre en évidence les différentes contributions à la force d'interaction et montrer que les interactions hôte//invités dominent les interactions non spécifiques d'un ordre de grandeur

  • Titre traduit

    Assemblies of polysaccharides on surface, based on host-guest interaction : synthesis and the role of multivalent interaction. : synthesis and the role of multivalent interaction


  • Résumé

    In this study we focused on two important points concerning supramolecular interactions in polymeric systems. First; how polymers self-assemble on planar surfaces through side-chain host-guest interactions. Second; how those polymers interact each other at the level of single chain and how the adhesion properties of polymers on the modified surfaces can be controlled with those short ranged specific interactions. For that purpose a natural polysaccharide, chitosan, was chosen as the polymeric backbone and was specifically modified with host (B-cyclodextrin) and guest (adamanatane) molecules. It is known that those modified polysaccharides interact each other through host-guest units and their supramolecular assemblies exhibiting a gel-like behavior in solution state. In the first part of the study we investigated the feasibility to use supramolecular interactions to construct functional polymer multilayers by using the Layer-by-Layer (LbL) self assembly approach. The driving force with the proposed system is host-guest interactions thus short ranged and sterically demanding as the structural fitting is necessary. Our results show that multiple host-guest interactions along the chitosan chain allow the self assembles of the modified chitosans on guest-attached surfaces. The number of layers is limited and possibly affected by the electrostatic charge of the chitosan backbone. In the second part of the study we used atomic force microscope (AFM) to probe the multivalent host-guest interactions between modified polymer layers by direct force measurement. By this technique, the main contributions to the interaction between modified chitosan layers could be identified. Adhesion properties of the modified chitosans have also been investigated. The work of adhesion is about an order of magnitude larger for those chitosan derivatives that can form host-guest complexes than for those where this is not possible.

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