Synthesis of polymeric mesoporous materials from self-assembled nanotubes as porogens : functionalization of the pores and enzyme binding

par Niaz-Ali Khan

Thèse de doctorat en Chimie physique

Sous la direction de Philippe Mésini.

Soutenue le 04-07-2012

à Strasbourg , dans le cadre de École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg) , en partenariat avec Institut Charles Sadron (Strasbourg) (équipe de recherche) .

Le président du jury était Pierre Lutz.

Les rapporteurs étaient Jean-François Stumbe, Julien Parmentier.

  • Titre traduit

    Synthèse de polymères organiques mésoporeux à partir de nanotubes auto assemblés comme gabarits : fonctionnalisation des pores et fixation d'enzymes


  • Résumé

    Des résines polymères mésoporeuses ont été préparées à partir d’un série de diamide (BHPBn) comme porogènes. Ces composés s’auto-assemblent dans les solvants non polaires pour former des nanotubes d’un diamètre peu polydisperse et d’une dizaine de nm. Ces tubes sont formés dans un mélange monomère/réticulant et la suspension qui en résulte est photopolymérisée pour donner une résine contenant les tubes. Ces derniers sont extraits avec un solvant dissociant pour donner des pores. On obtient des résines avec des pores de 37 à 51 nm, selon le porogène, ainsi qu’on l’a mesuré par MET et par adsorption de N2. Ces diamètres des pores ne sont pas corrélés à ceux de BHPBn et toujours supérieur.Ces résines ont été fonctionalisées avec des carboxylates, des esters du N-hydroxysuccinimide ou d’époxydes. Des lipases ont été liées au résines par ces fonctions avec des taux de 69 mg par g de résine époxide et de 60 mg/g de résine COOSu. Les enzymes liées ont une activité de moins de 1 % de celle des enzymes libres, ce qui peut être expliqué par une dénaturation des enzymes sur la surface des pores qui est hydrophobe.


  • Résumé

    Mesoporous polymeric resins have been prepared with a series of diamides (BHPBn) as porogens. These compounds self-assemble in non-polar solvents into nanotubes with monodisperse diameters ranging from 21 to 34 nm. The tubes are formed in mixtures of monmers/crosslinkers, and the resulting suspension is photopolymerized to yield a resin embedding the tubes. The later are removed from the resin by leaching it with a dissociating solvent, yielding pores. One obtains resins with pore sizes comprised between 37 and 51 nm, depending on the porogen, as measured by TEM or by N2 adsorption. The pore sizes of the corresponding resin were not correlated to those of the starting porogen and always higher. The resins were successfully functionalized with carboxylic acids, N-hydroxysuccinimde esters (COOSu), or epoxide. Enzymes were attached to the resins via those functions, with rates of 69 mg per g of resin for epoxide resins and 60 mg/g for COOSu resins. The activity of the enzymes attached on the resins was measured and found less than 1 % of the activity of the free enzyme, which may be explained by a denaturation of the enzyme due to the hydrophobic nature of the pore surface.

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