Jules AUDOURENC
Soutiendra sa thèse le Mardi 15 avril à huis-clos
« Développement de matrice siloxane pour la fonctionnalisation de films polymères : synthèse, caractérisations et applications »
Devant le jury composé de :
– Sophie NORVEZ, Maître de Conférences, École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles Paris – Rapportrice
– Jean-François LAHITTE, Maître de Conférences, Université Toulouse III Paul Sabatier – Rapporteur
– Damien QUEMENER, Professeur, Université de Montpellier – Examinateur
– François GANACHAUD, Directeur de recherche, Institut National des Sciences Appliquées Lyon – Examinateur
– Thierry THAMI, Chargé de recherche, Université de Montpellier – Co-Encadrant
– Suming LI, Directeur de recherche, Université de Montpellier – Directeur de thèse
Résumé :
Le contrôle de la structure et de la composition d’interfaces spécifiques entre des matériaux polymère et un milieu environnant est d’une grande importance pour améliorer les propriétés interfaciales dans de nombreuses applications. Dans le cas des matériaux à base de polymères hydrophobes comme le polylactide (PLA), l’hydrophilisation de la matrice polymère s’avère intéressante pour limiter les phénomènes d’encrassement du matériau et augmenter ainsi sa durée d’utilisation. Ainsi ce projet de thèse propose l’utilisation de polymère siloxane pour le développement d’une plateforme versatile de fonctionnalisation de films dense et poreux
(membranes). Premièrement, les membranes PLA ont été préparées par séparation de phase induite par un non-solvant et l’influence des paramètres de séparation de phase sur la morphologie des membranes a été étudiée.
La première méthode de fonctionnalisation consiste en la physisorption sur les membranes PLA de copolymères poly(diméthylsiloxane)-co-poly(méthylhydrogénosiloxane) (p(DMS-co-MHS)) greffés avec du triéthylène glycol monométhyl éther allylique (TEGMEA) via hydrosilylation. Les membranes PLA fonctionnalisées ont montré une augmentation de l’hydrophilie importante ainsi qu’une bonne capacité d’hydratation conduisant à des propriétés anti-colmatage améliorées. La deuxième méthode de fonctionnalisation propose le greffage de PMHS sur les membranes par transition sol-gel via la condensation des unités diéthoxyméthylsilane (DH) et triéthoxysilane (TH) par un procédé d’imprégnation. Cette méthode s’est montrée efficace pour l’adhésion des groupements hydrophiles à la surface et dans les pores des membranes. La voie sol-gel a également été utilisée pour l’hydrophilisation de films denses à base de PLA fabriqués par enduction centrifuge. La formation d’un nano revêtement polysiloxane (e = 5 nm) a permis de fonctionnaliser la matrice PLA par l’intermédiaire de l’hydrosilylation avec TEGMEA et un nouvel allylcarboxybétaïne (ACB) zwittérionique synthétisé en laboratoire. Les films PLA fonctionnalisés ont montré une augmentation considérable de l’hydrophilie de surface sans affecter leur biocompatibilité, et ont également démontré une réduction significative de l’adsorption des protéines et de l’adhésion bactérienne, soulignant leur potentiel pour le développement de dispositifs implantables pour des applications biomédicales.
Mot clés : Polylactide ; interface ; siloxane ; fonctionnalisation ; anti-colmatage.
Abstract:
Controlling the structure and composition of specific interfaces between polymer materials and a surrounding medium is of great importance for improving interfacial properties in numerous applications. In the case of materials based on hydrophobic polymers such as polylactide (PLA), the hydrophilization of the polymer matrix reveals an interesting way of limiting the fouling phenomena of the material and thus increasing its useful life.
This thesis project proposes the use of siloxane polymers to develop a versatile platform for functionalizing both dense and porous PLA films (membranes). Firstly, PLA membranes were prepared by non-solvent induced phase separation (NIPS), and the influence of phase separation parameters on membrane morphology was investigated.
The first functionalization method involved the physisorption onto PLA membranes of poly(dimethylsiloxane)-co-poly(methylhydrogenosiloxane) (p(DMS-co-MHS)) copolymers grafted with triethylene glycol monomethyl allyl ether (TEGMEA) via hydrosilylation. Functionalized PLA membranes showed a significant increase in hydrophilicity as well as good hydration capacity leading to improved anti-clogging properties. The second functionalization method involves grafting PMHS onto membranes by sol-gel transition via condensation of diethoxymethylsilane (DH) and triethoxysilane (TH) units using an impregnation process. This method proved effective for adhesion of hydrophilic groups to the membrane surface and pores. The sol-gel route has also been used to hydrophilize PLA- based dense films prepared by spin coating. The formation of a polysiloxane nano-coating (e = 5 nm) enabled the PLA matrix to be functionalized via hydrosilylation with TEGMEA and a novel zwitterionic allylcarboxybetaine (ACB) synthesized in the laboratory. The functionalized PLA films showed a considerable increase in surface
hydrophilicity without affecting their biocompatibility, and also demonstrated a significant reduction in protein adsorption and bacterial adhesion, underlining their potential for the development of implantable devices for biomedical applications.
Key words: Polylactide; interface; siloxane; functionalization; anti-fouling.
