A perspective on 30 years research on chitin and chitosan

International audienceChitosan is a complex linear amino co-polymer which, depending on a great variety of parameters, exhibits a more or less amphiphilic structure. This makes this polysaccharide one of the most versatile macromolecules for which it is sometimes difficult to control all the factors responsible of its properties. The purpose of this paper is to present a review of about 30 years of research in our team in the context of a precise scientific strategy. Thus, these years were devoted to improve the production of chitin and chitosan, produce series of co-polymers and co-oligomers, improve their characterizations, reveal a general law of behavior, generate nano-particles, physical gels and derived forms, show a continuum of structure from solutions to other physical states, propose the concept of materials decoys of biological media, etc

Dynamic study of the interaction between ions and a 30 monomers chitosan chain

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Élaboration d'hydrogels physiques de chitosane (application à l'ingénierie tissulaire pour la régénération du cartilage)

Ce travail concerne l'étude de la formation d'hydrogels physiques de chitosane et de leur utilisation en ingénierie tissulaire pour la régénération du tissu cartilagineux. Les hydrogels sont élaborés sans agent liant externe, soit en milieu hydro-alcoolique, soit à partir d'une simple solution aqueuse de chitosane. Cette étude nous a permis d'évaluer les conditions nécessaires à la gélification physique du chitosane, de cerner l'influence de nombreux facteurs dont, notamment, le degré d'acétylation et la densité de charge du polymère, et enfin d'envisager un "schéma" de formation de ces hydrogels en fonction de la concentration en polymère. Une structure à trois niveaux d'échelle a pu être observée dans le cas des hydrogels formés en milieu aqueux. Des chondrocytes de lapin puis des chondrocytes humains ont été mis en contact avec des "broyats" d'hydrogels physiques de chitosane. Le concept de leurre a pu être utilisé pour favoriser la réponse biologique. Les caractéristiques de l'hydrogel optimal ont été déterminésLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Étude des mécanismes d adhésion sur supports cellulosiques

L objectif de ce travail de thèse consiste en l étude fondamentale des mécanismes d adhésion entre des supports cellulosiques et des adhésifs polymères modèles. Le but était d apporter des réponses aux préoccupations de l industrie papetière. Nous avons tenté, en particulier, d appliquer les théories de l adhésion au cas des matériaux cellulosiques. Deux types de supports modèles ont été réalisés à partir de fibres de cellulose : des films de cellulose régénérée denses et des matelas de fibres papetières. Leur physico-chimie de surface a été étudiée au travers de mesures de mouillage, de rugosité et de forces de surface (cellulose/cellulose). Des polymères modèles, choisis en fonction de leurs propriétés de surface, ont été utilisés comme adhésifs pour réaliser des assemblages collés. Des tests d adhésion ont permis de déterminer l intensité des interactions. Les résultats obtenus ont révélés la prédominance de l adhésion thermodynamique sur l adhésion mécaniqueLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Élaboration et caractérisation de nouveaux éliciteurs à base de chitosane pour la protection des espèces végétales

Ce travail se propose de contrôler la structure de la chitine au cours de sa désacétylation en chitosane (copolymère naturel de D-glucosamine et N-Acétyl-D-glucosamine). Lors des études cinétiques et thermodynamiques, les réactivités des allomorphes du copolymère dépendent de l'accessibilité des résidus acétylés au sein du réseau cristallin. Grâce à un procédé multi-étape novateur combinant le gel/dégazage/dégel du milieu réactionnel, l'efficacité de la désacétylation a été significativement augmentée et l'hydrolyse du copolymère réduite. La bioactivité (chez les espèces végétales, élicitation de mécanismes de défenses contre un pathogène) et la conformation en solution du copolymère ont été étudiées à la lumière des théories sur les polyélectrolytes et suivent la même loi universelle de variation en fonction de la fraction molaire des résidus acétylés et deux comportements distincts de part et d'autre d'un degré de polymérisation critiqueLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Élaboration et caractérisation de nouveaux éliciteurs à base de chitosane pour la protection des espèces végétales

Ce travail se propose de contrôler la structure de la chitine au cours de sa désacétylation en chitosane (copolymère naturel de D-glucosamine et N-Acétyl-D-glucosamine). Lors des études cinétiques et thermodynamiques, les réactivités des allomorphes du copolymère dépendent de l'accessibilité des résidus acétylés au sein du réseau cristallin. Grâce à un procédé multi-étape novateur combinant le gel/dégazage/dégel du milieu réactionnel, l'efficacité de la désacétylation a été significativement augmentée et l'hydrolyse du copolymère réduite. La bioactivité (chez les espèces végétales, élicitation de mécanismes de défenses contre un pathogène) et la conformation en solution du copolymère ont été étudiées à la lumière des théories sur les polyélectrolytes et suivent la même loi universelle de variation en fonction de la fraction molaire des résidus acétylés et deux comportements distincts de part et d'autre d'un degré de polymérisation critiqueLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

The International Conference on Chitin and Chitosan

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Élaboration et étude des propriétés d'un bioréacteur multi-membranaire

This work aims at the elaboration and the study of the physical properties of multi-membrane materials based on chitosan physical hydrogels. These materials were designed to be used as bioreactors for tissue engineering applications. These onion-like materials were elaborated from alcohol gels without any external cross-linking agent. This new architecture was obtained after optimization of the neutralization step. The study of the physico-chemical parameters occuring during the membrane formation allowed us to propose a mechanism of neutralization. The influence of the neutralization conditions on the multi scale morphology was observed by X-ray scattering / diffraction and électronic microscopy. This study allowed us to identify 3 characteristic morphologies. The mechanical properties of the membrane hydrogel were studied thanks to tensile tests. Finally the study of the behaviour of various cellular types embedded within the multi-membrane hydrogels allowed us to validate the bioactivity and the strong potential of this architecture as bioreactorCe travail concerne l'élaboration et l'étude des propriétés des matériaux multimembranaires à base d'hydrogels physiques de chitosane, utilisés comme "bioréacteurs" pour des applications en médecine régénérative. Les systèmes multimembranaires, sont élaborés à partir de gels physiques à l'alcool sans aucun agent réticulant externe. L'architecture de type "oignon" est obtenue après l'optimisation de l'étape de neutralisation. L'étude systématique des paramètres physico-chimiques mis en jeu au cours de la formation des membranes a permis de proposer un mécanisme de neutralisation. L'influence des conditions de neutralisation sur la morphologie à différentes échelles a été observée par diffusion / diffraction des rayons X et microscopie électronique, permettant d'identifier au moins 3 morphologies caractéristiques. Les propriétés mécaniques des membranes d'hydrogel ont été étudiées à l'aide de tests de traction. Enfin l'étude du comportement de différents types cellulaires mis en culture dans les hydrogels multimembranaires a permis de valider la bioactivité et le fort potentiel de cette architecture comme bioréacteursLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Étude fondamentale de l'élaboration et des propriétés de fibres de chitosane dans le cadre d'une problématique biologique

Cette étude concerne la mise au point d'une nouvelle méthode de filage par voie pseudo-sèche du chitosane, sans ajout d'agent chimique externe, et l'utilisation des fibres pour diverses applications biomédicales ; en particulier la réparation des hernies pariétales. L'originalité de notre procédé réside dans le fait de supprimer tout milieu aqueux en sortie de filière, l'étape de coagulation étant basée sur le mécanisme de gélification physique du chitosane en présence de gaz ammoniac. Les propriétés mécaniques des fibres ont pu être améliorées en jouant simplement sur un paramètre physique : l'étirage en sortie de filière, puis optimisées en étudiant l'influence des propriétés physico-chimiques du collodion de chitosane. Des expérimentations animales ont permis de valider biologiquement l'utilisation de ces fibres de chitosane, montrant que le polymère n'est pas rejeté par l'organisme et ne provoque aucune réaction allergiqueLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF