Etudes par spectroscopie interfaciale (fluorescence et infra-rouge) de la lipase de thermomyces lanuginosa

CHATENAY M.-PARIS 11-BU Pharma. (920192101) / SudocSudocFranceF

Films et bulles de protéines solubles (structure, interactions et perméabilité au gaz)

Les films minces de protéines solubles sont des systèmes pertinents pour modéliser les interactions entre deux bulles et interpréter la stabilité des mousses de protéines. Au cours de ce travail, nous avons montré que les propriétés des couches de protéines adsorbées à l interface air/solution conditionnaient la stabilité, la structure et la perméabilité à l air des films résultants. En optimisant les paramètres de la solution (pH, force ionique ), nous avons ainsi contrôlé la formation d un film noir de protéines et déterminé son organisation moléculaire par réflectivité de rayons X. Nous avons aussi montré que les bulles de protéines s entouraient d une carapace insoluble en décroissant sous l effet du mûrissement d Ostwald. La cinétique de ce phénomène, particulièrement lente, a été interprétée en fonction de la structure dynamique et de la rhéologie du réseau de protéines qui forme la paroi des bulles. Enfin, nous avons proposé un nouveau dispositif, encore perfectible, qui permet de mesurer les interactions qui prennent part dans les films de protéines. Nous avons ensuite tenté de corréler les propriétés des films et bulles de protéines individuels au comportement d une mousse macroscopique obtenue dans des conditions analogues. Expérimentalement, cet exercice est délicat car les couches de protéines adsorbées gardent la mémoire des évènements mécaniques qu elles subissent. Dans un dernier temps, nous avons déterminé l architecture d un autre type de films complexes, constitués de cyclodextrines amphiphiles. Nous avons exploité la géométrie confinée des films noirs pour étudier l hydratation de ces objets.Thin films of soluble proteins are good model systems to study the interactions between two bubbles, and to discuss the stability of protein foams. During this work, we have shown that the stability, structure and permeability to air of the films are determined by the properties of the protein layers adsorbed at the air/water interface. We managed to control the formation of a protein black film by adjusting the parameters of the bulk (pH, ionic strength etc.) and we determined its molecular organisation by X-ray reflectivity. We have also shown that protein bubbles are gradually surrounded by an insoluble shell as they shrink under the effect of Ostwald ripening. The kinetics of this phenomenon is especially slow and has been explained as a function of the dynamic structure and the rheology of the protein network that forms the wall of the bubbles. In addition, we proposed a new experimental device for measuring the interactions that take part within protein films. Finally, we tried to see whether there is a correlation between the properties of individual protein films and bubbles, and the behaviour of macroscopic foams obtained in analogous conditions. Experimentally, we found that this correlation was not as obvious as expected because the structure of the adsorbed protein layers depends closely on the mechanical events they had been exposed to. In the last part, we have determined the architecture of a new type of complex films stabilised by amphiphilic cyclodextrins. We have used the confined geometry of black films for studying the hydration properties of these objects.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Auto-organisation de nanoparticules dans les films de tensioactifs déposés sur une surface solide

Notre approche expérimentale via la méthode de la bulle de surfactant a reposé sur l utilisation des propriétés d auto-assemblages de tensio-actifs, ces derniers stabilisant les parois des films minces et permettant ainsi l organisation des nano-objets. Le film est alors transféré sur des substrats solides et caractérisé par AFM, XPS et SEM. Deux types de nano-objets ont été étudiés : d une part, nous avons d'abord prouvé que le film de SWNT pouvait être transféré sur des substrats de mouillabilité variable. Sur surface hydrophobe, nous avons obtenu des films présentant une forte densité de SWNT alignés. Dans l optique d applications type électrodes transparentes, il est necessaire de transposer ces expériences à des substrats de nature différente tel que le verre ou le kapton et les premiers résultats obtenus sont encourageants avec des dépots de SWNT denses et homogènes. D autre part, nous avons étendu cette méthode de dépôt à deux types de nanoparticules hydrophiles : les nanofils d oxydes mixtes type CeVO4 et les nanoparticules de silice. Dans le cas des nanofils, nous avons mis en évidence l influence du temps de drainage au sein de la bulle sur la densité de nano-objets présents dans le film une fois déposé. Dans le cas des nanoparticules de silice, c est, cette fois-ci, la concentration en surfactant qui va être un facteur déterminant pour la morphologie finale du film. Ces travaux ont donc permis de montrer que notre technique de confinement et de dépôt de nano-objets via des bulles de surfactants était une méthode simple, facile à mettre en place et généralisable à une grande variété de nano-objets et de substrats.Our experimental approach via the surfactant bubble method has consisted in the use of the surfactant self-assembly properties. In the bubble, the surfactants stabilize the thin film walls and lead to the nano-objets organization. The film is then transferred on solid substrates and characterized by AFM, XPS and SEM. Two kinds of nano-objets have been studied: On the one hand, we first proved that the SWNT film could be transferred on substrates with different wettabilities. On hydrophobic substrates, we obtained films with a high density of aligned SWNTs. For applications like transparent electrodes, it s necessary to transpose these experiments on other substrates like glass or Kapton film. Preliminary results are positive with dense and homogeneous SWNT films. On the other hand, we have extended this deposition method to hydrophilic nanoparticles like CeVO4 nanowires and silica nanoparticles. In nanowire case, we have a correlation between the drainage time inside the bubble and the density of nano-objets in the deposited film. In silica nanoparticle case, the surfactant concentration is one of the main factors which determine the final film morphology. These works have showed that our nano-objet confinement and deposition technique using the bubble deposition method is really easy to put in place and can be extended to a large variety of nano-objets and substrates.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Insertion et organisation de nanoparticules à l'intérieur de bicouches de tensioactifs déposées sur substrats solides

Les propriétés d'auto-assemblage des films libres de tensioactifs peuvent être utilisées pour diriger l'organisation de nano-objets. Au cours de ce travail, nous avons étudié le dépôt de films libres de tensioactifs sur des substrats solides ainsi que l'insertion et l'organisation de nanoparticules dans ces films. Nous avons tout d'abord démontré que les films de différents types de tensioactifs pouvaient être transférés sur des substrats hydrophobes et atomiquement plats, par exemple sur des surfaces de silicium hydrogéné ou de silice silanisée. Les caractérisations par réflectivité des rayons X et par AFM ont prouvé que l'organisation moléculaire des films libres était préservée lors du dépôt. Nous nous sommes alors intéressés à l'insertion et l'organisation de nanoparticules à l'intérieur des bicouches de tensioactifs ainsi déposées. Dans un premier temps, des nanoparticules ont été déposées individuellement. La densité de nanoparticules sur la surface peut être contrôlée par ce procédé. Dans un second temps, nous avons joué sur les interactions entre les tensioactifs stabilisant les films libres et les nano-objets pour obtenir des monocouches denses et organisées de particules. Des monocouches denses de nanoparticules d'or sont déposées sur des substrats de silicium hydrogéné et leur surface peut atteindre plusieurs dizaines de m . Après un certain temps de repos, les films libres s'approchent de l'équilibre et les nanoparticules s'organisent en structures de plus en plus compactes. Les interactions présentes dans le système étudié sont également applicables à d'autres nanoparticules métalliques ou d'oxydes métalliques.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

How to control the molecular architecture of a monolayer of proteins supported by a lipid bilayer.

In this work, we report the spontaneous formation of a new structure composed of two lipid layers surrounding a dense monolayer of soluble proteins (lysozyme). We extend a process, initially discovered with nonionic surfactants to phospholipids (DMPC and DOPC). The motor of the protein insertion process is the difference between the protein chemical potential in the solution and in the freshly formed Newton black film (NBF). This process is completely controlled by adjusting the protein chemical potential in the solution. By means of x-ray reflectivity, we follow the evolution of the freestanding sandwich structure until a stable equilibrium state is reached. Depending on the lipid concentration with respect to the protein concentration, we observe two different behaviors of the film leading to the formation of such unique structure: at the highest lipid concentration, the usual protein diffusion into the NBF, and, at the lowest lipid concentration, the spontaneous formation of a sandwich structure immediately obtained after the drainage. Finally, we show that the insertion process is reversible, because, if the lipid concentration varies in the bulk solution, a "deswelling" of the film can be observed

New Confinement Method for the Formation of Highly Aligned and Densely Packed Single-Walled Carbon Nanotube Monolayers

A new method to obtain single-walled nanotube (SWNT) films with high density and orientation (see image) is described. It is based on confinement of self-organized nano-objects within surfactant bilayers. This generic method is compatible with a wide array of nano-objects (SWNTs, nanowires, nanoparticles, etc.) as well as with most substrates, such as transparent and flexible organic substrates that are of great interest in electronics applications