Utilisation de la chimie supramoléculaire pour la synthèse d'édifices nanoporeux appliquée à la complexation de molécules d'intérêts : du vivant à l'énergie

Use of supramolecular chemistry for the synthesis of nanoporous assemblies applied to the complexation of molecules of interest : from life sciences to energy

• Auteur / Autrice : Dorian Crevel
• Direction : Nathalie Jarroux, Jean-Marie Tarascon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 17/12/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire analyse et modélisation pour la biologie et l'environnement (Evry, Essonne ; 1998-)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université d'Évry-Val-d'Essonne (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Chimie (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Géraldine Gouhier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cyril Brochon, Bernard Martel, Caroline Bourdreux, Estelle Renard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cyril Brochon, Bernard Martel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitements de surface

Complexation

Nanotubes

2-Hydroxypropyl-beta-cyclodextrin

Mots clés libres

Cyclodextrine

Polyrotaxane

Nanotube

Complexation

Agent thérapeutique

Traitement de surface

Cyclodextrin

Polyrotaxane

Nanotube

Complexation

Therapeutic agent

Surface treatment

Résumé

Cette thèse traite du développement et de l'optimisation de la synthèse de nanotubes d'α-cyclodextrine (NTs), et plus particulièrement sur l'obtention d'une large gamme de longueurs, notamment à partir de chaîne de poly(éthylène glycol) (POE) de très haute masse molaire (>100k g.mol⁻¹). La formation de ces édifices a été réalisée grâce à l'optimisation des quatre étapes successives de synthèse dont : la fonctionnalisation des différentes masses molaires de polymère avec des fonctions méthacrylate, la synthèse des pseudopolyrotaxanes et polyrotaxanes correspondants afin de mener à bien la synthèse des NTs. Chacune de ces étapes a été optimisée pour favoriser le contrôle de la morphologie des NTs résultants. Ainsi, la transposition à la synthèse sur supports solides a été développée, dont l'optimisation est encore, aujourd'hui, un challenge. Toutes les structures obtenues ont été principalement caractérisées par spectroscopie RMN et chromatographie d'exclusion stérique (SEC). Ces travaux ont également permis de mettre en évidence la formation de complexes à partir de molécules modèles types 6-propyl-2-thiouracile, la pénicilline G et leurs dérivés en voie de développement. En présence de différents NTs, la complexation favorise des propriétés, entre autres, de solubilisation et d'inclusion. Une dernière partie a consisté à explorer la réalisation de films orientés de NTs par traitement de surface ou Langmuir-Blodgett, ouvrant des perspectives prometteuses dans les domaines biomédical et énergétique.

This thesis focuses on the development and optimization of the synthesis of α-cyclodextrin nanotubes (NTs), specifically targeting the production of a wide range of lengths, particularly using poly(ethylene glycol) (PEG) chains of very high molecular weight (>100k g.mol⁻¹). The formation of these assemblies was achieved through the optimization of four successive synthesis steps, including the functionalization of polymers of different molecular weights with methacrylate groups, the synthesis of corresponding pseudopolyrotaxanes and polyrotaxanes, and the successful synthesis of NTs. Each of these stages was optimized to promote control over the morphology of the resulting NTs. Consequently, the synthesis on solid supports was also developed, though its optimization remains a challenge. All structures obtained were primarily characterized by NMR spectroscopy and size exclusion chromatography (SEC). This work also highlighted the formation of complexes with model molecules such as 6-propyl-2-thiouracil, penicillin G, and their derivatives currently in development. In the presence of various NTs, complexation enhances properties such as solubilization and molecular encapsulation. The final part of the thesis explores the creation of oriented NT films through surface treatment or Langmuir-Blodgett techniques, opening promising perspectives in the biomedical and energy fields.