Modifications de matériaux polymères pour des visées antibactériennes

par Jessie Casimiro

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Philippe Roger.

Soutenue le 18-10-2011

à Paris 11 , dans le cadre de Ecole doctorale Chimie de Paris-Sud , en partenariat avec Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay (laboratoire) .


  • Résumé

    Maîtriser la biocontamination surfacique et les risques susceptibles d’y être associés demeure un challenge majeur. Cette maîtrise passe par la préparation de nouveaux matériaux polymères possédant des propriétés de surface adaptées. Dans cette optique le LCOM développe depuis quelques années une thématique consistant à mettre au point des méthodes de modifications de surfaces de matériaux polymères par greffage de biomolecules. [ ] [ ] [ ] Dans ce contexte, l’objectif de cette étude est de fonctionnaliser des films polymères de type poly (téréphtalate d’éthylène) (PET) avec des dérivés sucrés et/ou polysaccharides dans le but d’étudier le caractère bactériostatique, biocide et pro ou anti-adhésion. [ ] La préparation des matériaux se fait en plusieurs étapes :Etape 1 : Fonctionnalisation de surfaces polymères (films) par traitement plasma N2/H2 et NH3 pour introduire à la surface des fonctions amines. Cette technique modifie la surface sans changer les propriétés intrinsèques des matériaux.Etape 2 : Greffage d’un amorceur de polymérisation radicalaire par transfert d’atome (ATRP)Etape 3 : Polymérisation en surface d’un monomère sucré par ATRP (contrôle de la longueur des chaînes greffées). La mise au point des paramètres de polymérisation ATRP de ces monomères est d’abord menée en solution avant d’étudier la polymérisation en surface.Etape 4 : Etudes microbiologiques des surfaces modifiées.Après chaque étape de modification de surface, les matériaux sont caractérisés par différentes méthodes d’analyses telles que : la spectroscopie de photoélectrons X (XPS), la microscopie à force atomique, la chromatographie d’exclusion stérique. Des glycopolymères protégés et déprotégés issus du galactose et de la glucosamine ont été synthétisés. Ceux issus de la glucosamine ont été synthétisés afin de mimer les propriétés antibactériennes du chitosane. Le glycomonomère issu du galactose est polymérisé par ATRP par voie « grafting from » sur des surfaces de PET. Ces surfaces modifiées présentent des propriétés anti-adhésives intéressantes contre les bactéries du type Bacillus subtilis. En effet, après greffage du glycomonomère déprotégé, il n’ ya plus d’adhésion de bactéries. Des polymères contenant des fonctions ammonium quaternaire et fluor ont aussi été greffés avec succès sur les films de PET par la même méthode.

  • Titre traduit

    Modification of polymers materials to achieve antibacterial properties


  • Résumé

    Control surface contamination by microorganism is of great concern in a variety of areas such as food packaging, medical devices, hospitals and so on. To reduce or prevent microbial adhesion, new polymer surfaces must be developed. In this context, we investigate a new theme which deals with the modification of polymer materials containing carbohydrate molecules. , , The aim of the study is to attach covalently glycopolymers or potential antimicrobial polymers on films of polyethylene terephthalate (PET) in order to study the biocidal or anti-fooling properties. Indeed, grafting glycopolymers on PP fibers have brought anti-fooling properties. The surfaces are prepared in several steps:Step 1: Incorporation of primary amino groups by N2/H2 or NH3 plasma treatment. The pretreatment by plasma exhibits many benefits for the surface modification, which enables to introduce functional groups at the surface without any modification of the chemical and mechanical properties of the material during the process.Step 2: Insertion of Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) initiatorStep 3: Grafting from surface polymerization method of a monomer in order to control the molecular weight distribution on the surfaces. ATRP parameters of glycomonomers are studied in solution before carrying polymerization on surfaces.Step 4: Microbial adhesion tests of modified surfaces with Bacillus Subtilis and Lactoccocus Lactis as bacterial strains. Several analytical techniques such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Atomic Force Microscopy, size exclusion chromatography of polymers obtained in solution have been used to characterize the modified surfaces. The first step was to optimize plasma parameters in order to have a high density of primary amino group on the surfaces. Then several monomers have been studied especially glycomonomers from galactose and glucosamine to mimic antimicrobial properties of chitosan. Protected and deprotected glycopolymers from galactose polymerized on PET surfaces exhibit anti-fooling properties toward Bacillus Subtilis. Polymers containing quaternary ammonium salt or fluor have also been successfully polymerized by a grafting from method on PET films.


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