Polymer and surface modifications for antibacterial purposes

par Thi Phuong Thu Nguyen

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Philippe Roger.

Le président du jury était Philippe Guégan.

Le jury était composé de Philippe Roger, Philippe Guégan, Sophie Monge-Darcos, Yvette Tran, Nadine Barroca, Anne Chantal Gouget-Laemmel.

Les rapporteurs étaient Sophie Monge-Darcos, Yvette Tran.

  • Titre traduit

    Modifications de polymères et de surfaces à visées antibactériennes


  • Résumé

    La contamination microbienne des surfaces est l’une des préoccupations majeures des secteurs d’activités comme l’industrie agro-alimentaire, la santé publique et les milieux hospitaliers. Face aux problèmes de santé publique liés à contamination bactérienne sur les surfaces, la préparation de surfaces aux propriétés antibactériennes est devenue un intérêt de recherche majeur pour de nombreux scientifiques et ce, dans de nombreux domaines de recherches. Du point de vue de la chimie, des matériaux et de la microbiologie, la fonctionnalisation des surfaces de matériaux polymères préexistants sans altérer leur propriété initiale est une solution séduisante. Pour cela, développer des nouveaux matériaux antibactériens/antifouling où la surface serait fonctionnalisée par des polymères antimicrobiens, greffés de manière robuste i.e. de façon covalente représente une solution idéale. Afin de faciliter et d’accélérer le processus de criblage, il est proposé dans ce travail une nouvelle approche pour obtenir des polymères ayant des propriétés antimicrobiennes à la fois en solution et à partir de la surface. Ce travail comprend une étude de (co)-polymérisations contrôlées d'esters actifs servant d’intermédiaires pouvant être post-modifiés pour synthétiser des polymères d'intérêts présentant les caractéristiques antimicrobiennes attendues.Ce travail démontre que la polymérisation radicalaire contrôlée en présence de Cu(0)/Cu(II) est une technique appropriée qui permet de préparer facilement des (co)-polymères réactifs, en solution mais aussi à partir de surface de poly (téréphtalate d’éthylène), communément appelé PET. Dans un premier temps, nous aborderons l'étude de la polymérisation contrôlée du méthacrylate de pentafluorophényle (PFPMA), avec son optimisation en solution, puis à partir de surface du PET porteuse de groupement d’amorçage. De plus, la polymérisation du méthacrylate de p-nitrophényle (NPMA) sera également examinée, ainsi que la copolymérisation des deux esters actifs là-encore par polymérisation de type contrôlée en présence de Cu(0)/Cu(II). La post-modification des polymères activés est ensuite présentée. La post-modification s’est révélée efficace et facile à mettre en œuvre. La structure et les caractéristiques des polymères obtenus ont été analysées et confirmées. Il est à noter que la post-modification a pu être effectuée par un processus séquentiel avec une fonctionnalisation simple ou avec plusieurs huiles essentielles, qui possèdent des propriétés naturelles antibactériennes ou antioxydantes. Différents films de PET ont été modifiés, des polymères aux propriétés anti-adhérentes ont été greffés par cette même méthodologie. Ces surfaces modifiées ont été testées contre deux bactéries modèles telles que Staphylococcus aureus et Pseudomonas aeruginosa afin de déterminer si les modifications de surface ont conféré au film de PET les propriétés biologiques attendues.


  • Résumé

    Microbial contamination on surfaces has become major concern in various areas including industrial process as well as public health and hospitalization. Being aware of several problems causing by adherence and attachment of bacteria on a surface, preparation of antibacterial surface has become a global research interest for researchers in many domains. From the chemistry integrated with material science and microbiology point of view, functionalization of existing polymeric material surfaces is an attractive solution. In this domain, the surface functionalized with covalently grafted antimicrobial polymers represents an ideal solution. In order to facilitate the screening process, it is proposed in this particular research a new approach to obtain polymers with antimicrobial properties both in solution and from surface. The present approach includes a study in controlled (co)polymerization of active ester(s) serving as intermediate templates that can be eventually modified by polymer post-modification process to fabricate polymer of interest with expected antimicrobial characteristics.In general, it is demonstrated herein that the use of Cu(0)-mediated reversible deactivation radical polymerization (RDRP) is a suitable technique that allows facile preparation of reactive (co)polymers in solution and from surface of poly(ethylene terephthalate). First of all, this thesis focused on the study of controlled polymerization of pentafluorophenyl methacrylate (PFPMA) which appeared to be challenging. Furthermore, along with the optimization of polymerization in solution was the investigation of surface-initiated polymerization of this monomer from PET surface. Besides, polymerization of p-nitrophenyl methacrylate (NPMA) and copolymerization of the two active esters by Cu(0)-mediated RDRP were also examined. In addition, polymer post-modification of obtained (co)polymers with various compounds had been proven to be efficient, easy to perform. The structure and characteristics of obtained products were confirmed to match with expectations. It is remarkable that the post-modification can be done as sequential process, single or dual functionalization with several different essential oils, which are natural antibacterial or antioxidant compounds. On the other hand, the success in polymerization and post-modification of polymer of active esters in solution allowed the fabrication of different PET film grafted with polymers that are envisaged to have antiadhesion properties. Attempts to test such properties were also done against two model bacteria including Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa to investigate if expectations are valid.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 31-12-2021


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paris-Saclay. DiBISO. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.