Polymères biocompatibles pour la décontamination corporelle d'actinides

par Loona Ferrie

Projet de thèse en Chimie et Physico-Chimie des Matériaux

Sous la direction de Sophie Monge-Darcos et de Bénédicte Prelot.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-....) , en partenariat avec ICGM - Institut Charles Gerhardt de Montpellier (laboratoire) et de IAM - Ingénierie et Architectures Macromoléculaires (equipe de recherche) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Le projet de thèse concerne le développement d'hydrogels à base de polymères originaux en vue de la décontamination douce corporelle externe d'actinides, et ceci au moyen d'un procédé physique. Il s'agit d'un projet en rupture se positionnant dans une recherche à caractère fortement exploratoire qui sera source d'innovations bénéfiques non seulement pour le domaine de la défense mais aussi pour la recherche civile et industrielle. L'objectif est de préparer de nouvelles macromolécules chélatantes de radionucléides avec la synthèse parfaitement maîtrisée de copolymères complexants. Les copolymères synthétisés seront à base de poly(e-caprolactone)s (PCLs) fonctionnalisées par des groupements bis-acide phosphonique, capables de complexer efficacement les radionucléides, et de poly(éthylène glycol) (PEG). Ils conduiront à des hydrogels innovants capables de traiter rapidement et efficacement une contamination de contact externe (peau saine) sans diffusion sous-cutanée. Ces hydrogels, formulés puis caractérisés par rhéologie, présentent l'intérêt d'être adaptés à une situation de terrain (zones de guerre, sites nucléaires, etc.), sans risque d'étalement et sans besoin d'un rinçage à l'eau. Ils seront ainsi plus efficaces, faciles à transporter et conduiront également à des volumes de déchets finaux minimisés et facilement isolables. Les différentes étapes du projet sont (i) l'élaboration de monomères e-caprolactones judicieusement fonctionnalisés par des groupements bis-esters phosphonés, précurseurs de fonctions bis-acides phosphoniques, (ii) la synthèse de copolymères triblocs à base de poly(e-caprolactone)s bis-acides phosphoniques biocompatibles en optimisant le nombre de groupements complexants, (iii) l'élaboration d'hydrogels à base des copolymères déterminés comme étant biocompatibles et l'étude des hydrogels (propriétés rhéologiques, pénétration cutanée), (iv) la complexation efficace d'actinides pouvant être impliqués dans des accidents nucléaires (contamination « surfacique » d'un individu suite à des opérations en conditions hostiles de type démantèlement, décontamination, interventions en zones) ou dans des attaques terroristes contre des militaires ou des civils. Pour cela, nous étudierons dans un premier temps l'uranium (VI) et le thorium (IV) qui sont des composés intéressants car plus faciles à manipuler pour établir des preuves de concept. Ces deux éléments sont de bons modèles pour « mimer » respectivement le neptunium (V) et le plutonium (IV) qui sont beaucoup plus dangereux et sur lesquels nous travaillerons également lors de quelques manipulations ciblées.

  • Titre traduit

    Biocompatible polymers for actinide decontamination


  • Résumé

    The PhD is focused on the development of innovative hydrogels prepared from polymeric materials for external actinide sweet decontamination. This breakthrough exploratory research project will bring major benefits in both the field of defense, and civil and industrial research. The objective is to prepare new chelating macromolecules able to complex radionuclides with the controlled synthesis of complexing copolymers. The latter are based on poly(e-caprolactone)s (PCLs) functionalized with bis-phosphonic acid groups, able to efficiently complex radionuclides, and poly(ethylene glycol) (PEG). They will lead to innovative hydrogels allowing treating very rapidly, and efficiently a contact contamination without wound, without diffusion under the skin. These hydrogels, formulated and characterized by rheology, are adapted for their use in a typical field environment, without spreading out over the skin and without the need of rinsing with water. So, they will be more efficient, easy to carry, and final waste will be minimized. Different stages will be carried out to carry out: (i) elaboration of e-caprolactone monomers, judiciously functionalized by bis-phosphonated ester groups, precursors of bis-phosphonic acid functions, (ii) synthesis of biocompatible bis-phosphonic acid-based poly(e-caprolactone)s, (iii) formulation of hydrogels based on copolymers determined as biocompatible and study of these hydrogels (rheological properties, cutaneous penetration), (iv) efficient complexation of radionuclides that we can recover in nuclear accidents (in nuclear power plants or during dismantling) or in terrorist attacks against military or civilian. First, we will study uranium (VI) and thorium (IV) that are valuable components as they are easy to manipulate to establish proofs of concept. These two elements are good models to “mimic” neptunium (V) and plutonium (IV), respectively, that are much more dangerous and that we will also study for some specific experiments.