Fonctionnalisation de surfaces d'oxydes par chimie thiol-ène pour le contrôle de l'adsorption protéique et de l'adhésion cellulaire

par Eric-Antoine Dellinger

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Anouk Galtayries et de Vincent Semetey.

Le jury était composé de Véronique Migonney, Didier Léonard, Hubert Mutin, Vincent Humblot, Arnaud Ponche.


  • Résumé

    Ce travail a pour objectif l’élaboration de surfaces permettant le contrôle de l’adsorption protéique et de l’adhésion cellulaire. Deux axes d’études permettent de répondre à cette problématique : d’une part l’optimisation des conditions de greffage par réaction thiol-ène de chaînes éthylène glycol (OEG ou PEG) comportant une fonction thiol sur une monocouche auto-assemblée de trichlorosilane d’undécényle, d’autre part la caractérisation chimique de surface (mesures d’angle de contact, ellipsométrie, microscopie de fluorescence, infrarouge en réflexion totale atténuée IR-ATR, spectroscopie de photoélectrons induits par rayons X XPS, spectrométrie de masse d’ions secondaires à temps de vol ToF-SIMS) à l’issue de chaque étape de traitement. L’étude méthodologique des conditions de greffage thiol-ène montre la mise au point d’un système bicouche structuré après 1 minute de réaction pour le greffage OEG, 1 heure pour le greffage PEG. Par l’emploi de divers substrats (oxyde de silicium, titane, verre), différentes molécules OEG-thiol ou PEG-thiol (longues de 7 à 220 unités éthyléniques, terminées –méthyle, -carboxyle ou –amine), nous mettons en avant les déclinaisons possibles de cette stratégie. Ces terminaisons chimiques conduisent, au choix, à l’inhibition de l’adsorption protéique ou à l’adsorption de biomolécules, albumine de sérum bovin (BSA) ou fibronectine (Fn), permettant de faire de l’adhésion spécifique. Le contrôle, dans le plan de l’échantillon, des zones exposées à la lumière par photochimie lors du greffage thiol-ène autorise le photopatterning des surfaces permettant la maîtrise de l’adsorption protéique et également de l’adhésion cellulaire à la surface.

  • Titre traduit

    Functionalization of oxide surfaces by thiol-ene chemistry for controlling protein adsorption and cell adhesion


  • Résumé

    The aim of this work is to design surfaces allowing controlling cellular adhesion by the study of protein adsorption and cell adhesion. Two main parts were investigated in order to answer this challenge: on one side the optimization of grafting conditions using the thiol-ene reaction of thiol-terminated ethylene glycol chains (OEG or PEG) on a undecenyltrichlorosilane self-assembled monolayer, on the other side the surface chemical characterization (angle contact measurement, ellipsometry, fluorescence microscopy, attenuated total reflection infrared IR-ATR, X-ray Photoelectron Spectroscopy XPS, Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry ToF-SIMS) after each reaction step. The methodological investigation of thiol-ene grafting conditions exhibits the development of a bilayer structured system after a 1 minute reaction time concerning OEG grafting, 1 hour in case of PEG grafting. By using different substrates (silicon oxide, titanium, glass), different molecules OEG-thiol or PEG-thiol (from 7 to 220 ethylene unit long, methyl-, carboxyl- or amine-terminated), we highlight the range of available versions of this strategy. These chemical extremities lead on demand either to protein adsorption inhibition or to biomolecule adsorption, bovine serum albumin (BSA) or fibronectin (Fn) giving access to specific adhesion.By controlling the light-exposed areas in the sample plan, the photochemistry occurring during the thiol-ene grafting allows to design surface patterning for addressing both protein adsorption and cell adhesion on the sample surface.

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