Conception de revêtement antifouling supramoléculaires respectant l'environnement
par Anne-Cécile Gisèle Lasne
Thèse de doctorat en Biologie. Santé
Sous la direction de Karine Vallée Réhel.
Soutenue en 2011
à Lorient , dans le cadre de École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère) , en partenariat avec Université européenne de Bretagne (2007-2016) (autre partenaire) .
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Résumé
Les polyanhydrides sont des polymères biodégradables largement utilisés principalement dans le milieu biomédical. La biocompatibilité des produits de dégradation ainsi que leur érosion de surface en font de bons candidats pour la formulation de peintures antifouling. Mais, leur faible solubilité et leur haute température de fusion limite les applications dans le domaine environnemental. Une nouvelle stratégie de formulation à partir d’oligomères a donc été mise au point. Cette étude a consisté en la conception et la caractérisation de films à partir d’oligomères de polyanhydrides. La cohésion des films est maintenue à partir de liaisons faibles. De plus, une influence de la polarité et de la volatilité du solvant de formulation sur la nature et la force des liaisons faibles a été constatée. La mise en évidence de ces interactions a été réalisées à partir de techniques complémentaires telles que la viscosimetrie capillaire, la spectroscopie infra-rouge, la microscopie à lumière polarisée ainsi que la diffraction de rayons X. L’effet de ces interactions, ainsi que l’influence de facteurs environnementaux (pH, salinité), sur la dégradation et l’érosion des films, à également été étudié. Leur comportement a été analysé en immersion à l’aide de la coulométrie Karl Fisher, chromatographie liquide haute performance, microscopie électronique à balayage, microscopie confocale à balayage laser. Bien qu’un effet des liaisons sur la cinétique d’érosion ait été constaté, les polyanhydrides sont trop erodables pour être utilisé comme liant des peintures antifouling.
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Titre traduit
Conception of environmenatl friendly antifouling coating based on supramolecular system
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Résumé
Polyanhydrides are well-known biodegradable polymers. Their surface-eroding properties in aqueous media make them desirable for the controlled release of bioactive molecules as drugs and functional tissue substitutes. Their main advantages are the adjustability of degradation and release rates, the zero order kinetics of release and biocompatibility. However, their low solubility in common organic solvents and their high melting points limit their potential applications, especially in environmental fields. This is the reason why new strategies of formulation need to be considered to enlarge the use of polyanhydrides and overcome their main disadvantages. The purpose of this study was to evaluate the potential of anhydride oligomers as film-forming matrices. The use of oligomers cleared up many difficulties of synthesis (which is long, extended and tedious), stability and solubilization. Covalent bonds were replaced by weak interactions to preserve cohesion between molecules and obtain film properties. Coating characterization was carried out by nuclear magnetic resonance and electrospray ionization to obtain chemical structures of the products. The formation of weak interactions, which confer cohesion between chains, allowed film properties to be observed. The impact of the solvent polarity on the specific organization was investigated by a combination of focused methods: capillary viscosimetry, IR spectroscopy, polarized light microscopy and x-ray diffraction. Oligomer coating being designed to using in marine environment, hydration and erosion studies was performed. Water uptake was carried out from Karl Fischer Coulometry with different water condition (pH and salinity). Hydration was also studied from CLSM and SEM to evidence the erosion zone. Finally degradation was carried out from weight loss, HPLC with the monomer release and from SEM with the observation of coating surface. Although an effect of interaction was observed on erosion kinetic, polyanhydrides are so erodible to antifouling paint application.
