Conception de bio-indicateurs de polluant organique et de métaux lourds par encapsulation de micro-algues dans une matrice de silice synthétisée par le procédé sol-gel

par Nada Ben Ahmed

Thèse de doctorat en Chimie. Surfaces, interfaces, matériaux fonctionnels

Sous la direction de Roberta Brayner et de Thibaud Coradin.


  • Résumé

    Le travail s’inscrit dans un cadre interdisciplinaire, à l’interface de la chimie sol-gel, la biologie et la physique des matériaux. Nous nous sommes intéressés en premier lieu à l’étude d’une matrice de silice obtenue par le procédé sol-gel à partir d’un mélange de silice colloïdale et de silicates de sodium. Le but était de comprendre les interactions entre les précurseurs et d’étudier l'effet des différents paramètres de synthèse sur la structure de la matrice afin de trouver les meilleures propriétés optiques et mécaniques. Ces matrices ont été largement caractérisées au moyen de différentes techniques (absorption UV-Visible, infrarouge, ATG, BET, RMN, MET et MEB). Cette étude nous permet pour la première fois de partir des propriétés finales désirées et de préciser la combinaison nécessaire pour les obtenir en termes de concentrations des précurseurs et de pH. Ensuite, nous avons pu étudier l’effet des propriétés de la matrice sur la survie des cellules photosynthétiques encapsulées et on a pu obtenir des matériaux phyco-compatibles avec une large gamme de propriétés optiques et mécaniques. Après avoir fixé les conditions de synthèse convenables pour la survie des micro-organismes, on a pu passer à l’étude de la fonctionnalité des matériaux en présence des contaminants toxiques (qui sont les métaux lourds Cd (II) et Pb (II) et un hydrocarbure aromatique polycyclique l’anthracène) et on a réussi à obtenir un biocapteur fonctionnel. De façon intéressante, une certaine spécificité de la détection a pu être obtenue en fonction du couple microalgue/matrice choisi

  • Titre traduit

    Design of bioindicators of organic pollutant and heavy metals by encapsulation of microalgae in silica matrix synthesized by the sol-gel process


  • Résumé

    The work is an interdisciplinary framework, at the interface of the sol-gel chemistry, biology and physics of materials. First, we are interested to the study of a silica matrix obtained by sol-gel process from a mixture of colloidal silica and sodium silicate. The goal was to understand the interactions between the precursors and to study the effect of different synthesis parameters on the structure of the matrix in order to find the best optical and mechanical properties. These matrices have been extensively characterized using various techniques (UV-Visible absorption, IR, TGA, BET, NMR, TEM and SEM). This study allows us for the first time to choose final properties and to specify the initial combination to get them in terms of concentrations of precursors and pH. Next, we studied the effect of the matrix properties on the survival of photosynthetic encapsulated cells and we got phyco-compatible materials with a wide range of optical and mechanical properties. After precising the best synthesis conditions for the survival of microorganisms, one could proceed to study the functionality in the presence of toxic contaminants (heavy metals Cd (II) and Pb (II) and a polycyclic aromatic hydrocarbon: anthracene) and we managed to get a functional biosensor. Interestingly, some specificity of detection could be obtained according to the combination of microalga / selected matrix

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