La caractérisation et l'étude du comportement de transport de plasmas froids dans des tubes capillaires diélectriques et leurs applications biomédicales

Characterization and the study of the behavior of transporting cold plasmas in dielectric capillary tubes and their applications

• Auteur / Autrice : Azadeh Valinattajomran
• Direction : Farzaneh Arefi-Khonsari, Farshad Sohbatzadeh
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et technologies avancées
• Date : Soutenance le 27/09/2016
• Etablissement(s) : Paris 6 en cotutelle avec University of Mazandaran
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interfaces et systèmes électrochimiques (Paris ; 1967-....)
• Jury : Président / Présidente : Hubert Perrot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Saeed Mirzanejhad
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Michel Pouvesle, Babak Shokri

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diélectriques

Couches minces

Plasmas froids

Mots clés libres

Décharge transportée

Décharge transportée multi-jets

Précurseur organique

Dépôt couches minces intérieures d'un tube

Propriétés adhésives et nonadhésives cellulaires

UHMWPE

Transporting discharge

Plasma coating inside tubes

Spectroscopy

Résumé

Nous avons développé une décharge transportée fonctionnant à la pression atmosphérique. Le générateur fonctionne en mode alternative avec une fréquence d’excitation variant entre 1 et 10kHz. Grace à une forme d'onde en dents de scie, il a été possible de transporter la décharge à l’intérieur d’un tube sur une longueur qui pourrait atteindre 200cm. L’influence des différents paramètres tels que la forme de la tension appliquée, le diamètre du tube et la configuration d’électrode, sur la formation de la décharge a été étudié. La nature des espèces excitées à l’intérieur et extérieur du tube a été identifié par Spectroscopie Optique d’Emission. La propagation de la décharge dans un système multi jets et un jet unique de la même section a été comparée. L’influence de ces deux types de jets transportés exposés aux bactéries de type E. coli a été étudiée et les résultats montrent que la zone d’inactivation des bactéries augmente significativement.De plus le potentiel de cette décharge pour le traitement de surface et dépôt des couches minces de polymère a été investigué aussi bien à l’extérieur qu’à l’intérieur du tube capillaire pour la première fois. Nous avons employé deux types de précurseurs: le TEOS, et le DEGME. Sous certaines conditions, les couches de type PEG présentant des propriétés antiadhésives des cellules ont été déposées sur le PS. Afin d’étudier les modifications de surface créées sur les polymères par cette décharge. Les résultats obtenus par des méthodes d’analyse différentes montrent qu’à part l’oxydation de la surface du UHMWPE nous pouvons déceler une insaturation de la surface qui est souvent accompagnée de la réticulation de la surface.

We have developed a transporting discharge source that can operate at atmospheric pressure. The device is working by using AC power supply with a frequency ranging between 1 to 10 kHz. The sawtooth waveform enabled the transport of discharge as long as 200 cm. The different parameters that affect the plasma delivery such as voltage of the waveforms, tube diameter and electrode configuration were investigated. The electronically excited and active species inside and outside of the plasma channel were characterized by Optical Emission Spectroscopy. The electrical and temporal characteristics of the plasma, discharge power and charges on the sample were investigated. The propagation of transporting discharge with multi-jets and a single jet with the same cross-sectional area has been compared. Also, E.coli bacteria were exposed to the transporting discharge multijets and single jet for different time durations.The potential of the transported discharge for the surface treatment of polymers and deposition of thin films has been investigated. Two different precursors namely TEOS, and DEGME have been employed for the elaboration of thin organic coatings by introducing the precursors inside and at the exit of the capillary tube. The PEG like coatings obtained in the case of DEGME on PolyStyrene films showed for particular operating conditions nonadhesive coatings with respect to Ovary Carcinoma Celles. In order to study the surface modification effects of the discharge, the Ultra High Molecular Weight PolyEthylene was used as the substrate in the two different configurations. The results show that besides the oxydation of the UHMWPE, crosslinking takes place.