Formulation et polymérisation d’émulsions de Pickering stabilisées par des nanoparticules stimulables à partir de dextrane

Formulation and polymerization of Pickering emulsions stabilized by stimuli-responsive dextran-based nanoparticles

• Auteur / Autrice : Valentin Maingret
• Direction : Véronique Schmitt, Valérie Heroguez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Colloides, Interfaces, Assemblages (CIA)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche Paul Pascal (Pessac ; 1963-....)
• Jury : Président / Présidente : Cécile Zakri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Schmitt, Valérie Heroguez, Cécile Zakri, Maud Save, Catherine Ladavière, Jean-Luc Six, Nicolas Huang
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Maud Save, Catherine Ladavière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères biosourcés

Dextran

Émulsions de Pickering

Mots clés libres

Emulsions de Pickering

Stimulus

Dextrane

Pickering emulsions

Stimuli-responsive

Dextran

Résumé

Les émulsions de Pickering sont des émulsions stabilisées par des particules colloïdales qui présentent une très grande stabilité cinétique. En les rendant stimulables, il est possible de contrôler leur stabilité et de déclencher la libération d’actifs par exemple. Dans ce travail, nous avons développé trois systèmes d’émulsions de Pickering stimulables (par le pH, la lumière, ou une enzyme) en utilisant le dextrane comme matériau primaire pour le design des nanoparticules stabilisantes. Le dextrane est un polysaccharide biosourcé, biocompatible et biodégradable très peu exploité pour la fabrication de stabilisants d’émulsions de Pickering. La stratégie de notre travail a consisté en la modification de chaînes de dextrane pour les rendre davantage hydrophobes et stimulables, en la nanoprécipitation de ces chaînes pour obtenir des nanoparticules stabilisantes, en la formulation d’émulsions directes de Pickering et enfin en leur déstabilisation contrôlée soit par une diminution du pH, une irradiation (UV ou visible) ou bien l’ajout de dextranase (enzyme). L’intérêt et la nouveauté de ces travaux résident dans le fait que le stimulus provoque la dégradation des nanoparticules sous forme de solutés biocompatibles à de courtes échelles de temps, limitant les risques de nanotoxicité liés à l’accumulation des nanoparticules utilisées en général pour stabiliser les émulsions de Pickering stimulables. Nous avons par ailleurs développé des nanoparticules stabilisantes d’émulsions inverses de Pickering par le procédé de « seed polymerization » de nanoparticules de dextrane modifié. Les perspectives de ces travaux incluent entre autres la formulation d’émulsions doubles et la polymérisation de leur phase intermédiaire pour obtenir des capsules intelligentes.

Pickering emulsions are emulsions stabilized by solid particles which present a high kinetic stability. By making them stimuli-responsive, it is possible to control their stability and trigger the release of actives for instance. In this work, we developed three stimuli-responsive Pickering emulsion systems (pH-responsive, light-responsive and enzyme-responsive) using dextran as brick material for the design of the stabilizing nanoparticles. Dextran is a biosourced, biocompatible and biodegradable polysaccharide which is scarcely used for the synthesis of Pickering emulsion stabilizers. The strategy we used in this work consisted in the modification of dextran chains to make them responsive and more hydrophobic, followed by the nanoprecipitation of these chains to obtain stabilizing nanoparticles, the formulation of direct Pickering emulsions and finally their induced destabilization using a decrease of pH, UV (or blue light) irradiation or the addition of dextranase (enzyme). The interest and novelty of this work rely on the fact that the stimulus triggers the degradation of the nanoparticles into biocompatible solutes in a short time scale, which reduces nanotoxicity risks related to the accumulation of nanoparticles used to stabilize stimuli-responsive Pickering emulsions. Furthermore, we developed reverse Pickering emulsion stabilizing nanoparticles by using the seed-polymerization process, starting from dextran-based nanoparticles. The perspectives of this work include the formulation of double Pickering emulsions and their intermediate phase polymerization to obtain smart capsules.