Modification électrochimique de surface pour la mesure des interactions ADN/Protéines (HsRad51 - Transposase)

Depuis l'apparition du terme "biosensor" à travers un article de Lyons et Clark en 1962, les biocapteurs ont connu un véritable essor tant au niveau académique qu'industriel. Le principal objectif de ce travail de thèse était de créer une surface permettant l'immobilisation spécifique par liaison covalente de simple ou double brin d'ADN puis d'étudier les interactions pouvant exister entre une protéine donnée et l'ADN. Pour préparer la surface à cette immobilisation, nous avons opéré une réduction électrochimique de sel d'aryldiazoniums. Ce type de modification nous a permis de fixer de manière covalente sur la surface conductrice des fonctions de type Ar-SO2Cl. Par l'utilisation de la QCM et de l'AFM, nous avons pu par la suite détailler les mécanismes de fonctionnement de protéines (HsRad51 et Transposase) en interaction avec l'ADN simple ou double brin fixé, que ce soit d'un point de vue cinétique ou bien structural.Since the emergence of the term "biosensor" through an article of Clark and Lyons in 1962, such devices have experienced a tremendous activity both in the academic and industries. The main objective of this thesis work was to create a surface allowing the specific immobilization of single or double DNA strand by covalent bonding and then study the interactions that may exist between a given protein and DNA. To functionalize the surface, we firstly investigated the electrochemical reduction of aryldiazoniums salt. This kind of methodology has allowed us to covalently graft Ar-SO2Cl functions over the conductive surface which can further react with DNA to immobilize it. By using the QCM and AFM methodologies, we are able to kinetically or structurally detail the intimate mechanisms of interactions between two proteins (HsRad51 and Transposase) and single or double strand DNAs.LE MANS-BU Sciences (721812109) / SudocSudocFranceF

Synthesis of 3,6-Divinyl-1,2,4,5-Tetrazine, the First Member of the Elusive Vinyltetrazine Family

International audienceThe synthesis of the first vinyltetrazine derivative is ­described. 3,6-Divinyl-1,2,4,5-tetrazine was obtained following a methodology involving cyclization from an imidate and use of 2-phenylsulfonylethyl groups as masked vinyl entities. The first properties of this unique compound are reported

Broadband twin tail fins antenna on HR SOI silicon substrate for 60GHz applications

International audienceThis paper presents a broadband antenna on HR SOI CMOS technology for co-integration with power amplifier (PA) or low noise amplifier (LNA). In a system on Chip (SoC) approach, the co-design of the antenna and Integrated Circuits (ICs) on a same silicon substrate is a convenient solution to suppress lossy matching networks and to reduce the radio front-end cost. The proposed antenna presents a simulated gain greater than 5 dBi and a simulated |S11|dB below -10 dB over a 30 GHz frequency band [53-80 GHz]. This concept has been validated on Alumina substrate with a good agreement between measurement and simulation

Elaboration de revêtements antifouling par photoréticulation d'oligoisoprènes fonctionnalisés (étude de leurs activités antibactériennes, antifongiques et antialgales)

Des oligoisoprènes porteurs de fonctions ammonium quaternaire et de groupements photoréticulables ont été synthétisés dans le but d élaborer de nouveaux revêtements antifouling non toxiques pour l environnement. Ces oligoisoprènes fonctionnalisés ont été obtenus par modifications chimique du cis-1,4-polyisoprène carbonyltéléchélique de faible masse molaire issu de la dégradation contrôlée du caoutchouc naturel. Des matériaux souples ont été ensuite élaborés par deux processus de photoréticulation (radicalaire et cationique). Les cinétiques de pohotoréticulation ont été étudiées en fonction de différents paramètres (masse molaire, taux d époxydation, concentration en photoamorceur). Les propriétés de surface (énergies de surface, rugosité) et physico-chimiques (DSC, TGA, taux de gonflement) des différents matériaux ont été caractérisées. Enfin, les propriétés biocides et bactériostatiques de ces matériaux (avec et sans groupements ammonium quaternaire) ont été démontrées.Oligoisoprenes bearing quaternary ammonium functions and photosensitives groups were synthesized in order to develop new environmentally benign antifouling coatings. These functionalized oligoisoprenes were obtained by chemical modifications of low molecular weight carbonyltelechelic cis-1 ,4-polyisoprene obtained by controlled degradation of natural rubber. Flexible materials then performed radical and cationic photocrosslinkings. The crosslinking Kinetics were studied according to different parameters (molecular weight, rate of epoxidation, concentration of photo-initiator). The surface properties (surface energy, roughness) and the physico-chemical properties (DSC, TGA, swelling rate) of the different materials have been characterized. The biocidal and bacteriostatic properties were then evaluated on materials with and without quaternary ammonium groups.LE MANS-BU Sciences (721812109) / SudocSudocFranceF

Développement de supports polythiophène conducteurs pour l'immobilisation d'ADN, la détection électronique de l'hybridation et la libération locale de gènes

Les matériaux organiques pour l'électronique moléculaire trouvent de nombreuses applications et se substituent déjà aux semi-conducteurs classiques issus de la chimie minérale. Le travail entrepris a concerné la mise en forme et l'étude de nouvelles matrices polythiophene permettant l'immobilisation de molécules biologiques et la lecture électronique de l'hybridation. dans une premiere partie, une nouvelle fonction d'ancrage électroactive a été validée permettant l'immobilisation de molécules sondes par simple condensation d'amines dans des conditions douces. Cette approche autorise un diagnostic électrochimique de l'environnement moléculaire au voisinage de l'interface faisant de ces matrices des supports actifs dans la transduction du signal. Ainsi, nous montrons comment, par l'examen des modifications des propriétés de conduction du polymère, il est possible d'établir la présence ou l'absence d'un brin d'ADN complémentaire dans le milieu d'étude. Par ailleurs, un suivi par microbalance à cristal de quartz des différentes étapes de modification du support permis de valider ces évenements. Le développement de dispositifs autorisant leur emploi comme outils d' analyses ou comme outils thérapeutiques laisse entrevoir la perspective de diagnostiquer et de réparer des anomalies génetiques responsables du disfonctionnement des protéines. Aussi, dans une deuxième partie, nous présentons des résultats obtenus avec un poly(cyclopentadithiophene) modifié par un groupement électroactif connecté à la chaine principale par une chaîne conjuguée. La spécificité de cette matrice permet l'immobilisation d'ADN ainsi que la libération électrochimiquement contrôlée en milieu physiologique.To diagnose genetic alteration and to redress defective genes responsible for proteins deficiencies, simple sequence-specific tools are needed for immobilization of oligonucleotides, to detect genetic disorder and to release a normal gene at a specific location. Herein, we report on an unprecedented case of a functionalized polytidophene matrix modified with an aryl sulfonyl chloride linker group suitable for the covalent immobilization of 5'-amino-terminated oligonucleotides. The use of a conducting polymer as support allows the label-free detection of the hybridization only from the changes of conductivity under the recognition process. furthermore, the use of an electrosensitive linker group permits the subsequent release of gene upon an electric pulse. In practice, we have immobilized a single strand 42-mer as DNA probe sequence. next, a single strand 675-mer w as used as dna target, in which the 5' extremity is complement ary to the dna probe. the direct label-free detection of the hybridization is investigated by electrochemical impedance spectroscopy and by quartz crystal microbalance. Finally, an electrochemical stimulus leads to the release on demand of the DNA previously immobilized. The amount delivery permits to do a pcr amplification. In recent years, there is a great interest ln development of controlled drug delivery devices for release biological vectors at a specific location. Numerous strategies have been examined based on progress in material chemistry, but electrochemical probe as controlled delivery systems appears to be a promising approach that mimics better the way in which some potent drugs are release in human body.LE MANS-BU Sciences (721812109) / SudocSudocFranceF

Synthesis of NR based Polyurethanes containing phosphorylated polymers as chain extenders

International audienc

Synthèse et caractérisation de revêtements polyuréthane à base de cis-1,4-polyisoprène ; étude de leurs propriétés d'adhérence sur surface métallique

Industriellement, les problématiques d adhésion polymère/métal se rencontrent dans de nombreux secteurs tels que l'industrie automobile, ou les applications aéronautiques et électroniques. Les polyuréthanes (PU) sont fréquemment utilisés comme adhésifs structuraux, et sont obtenus à partir de polyols provenant de la pétrochimie (polyester et polyéther polyols). Cependant, ces produits ont des inconvénients notables sur le plan écologique car ils sont produits à partir de ressources non renouvelables, ils peuvent également générer une pollution de l'environnement, et leurs matières premières de départ sont d une part de plus en plus coûteuses et d autres part amenées à se raréfier dans les années à venir. Le caoutchouc naturel (NR) est une alternative intéressante aux polyols de synthèse car il est issu d une ressource végétale (hévéa), renouvelable et abondante, et également car il présente des propriétés mécaniques intéressantes. De plus, il peut être facilement modifié chimiquement, afin notamment d apporter des groupements hydroxyle capables de réagir ensuite avec des fonctions isocyanate pour former un polyuréthane. Dans ce travail, le polyisoprène hydroxytéléchélique (HTPI) ayant une fonctionnalité en hydroxyle de 2 a été synthétisé avec succès par époxydation contrôlée suivie de coupure oxydante de polyisoprène de hautes masses, puis réduction sélective des oligoisoprènes carbonyltéléchéliques obtenus. Ces HTPI de différentes masses molaires (1000-8000 g mol-1) ont été obtenus de façon reproductible. Des modifications chimiques ont été effectuées par époxydation à différents taux (10-60% EHTPI). Les différentes microstructures de ces oligomères ont été mises en évidence par FT-IR, RMN and SEC. Leurs propriétés thermiques ont été déterminées par ATG et DSC. Les propriétés de surface (énergie de surface, microscopie optique) et les propriétés d adhésion (test de clivage) de différents matériaux ont été caractérisées. Les échantillons à base de HTPI pur (sans époxyde) présentent un niveau d adhésion élevé. Des taux d époxydation proches de 30-40% permettent d obtenir des performances adhésives intéressantes. D autre part, l effet de la masse molaire est faible(cependant, une masse molaire plus élevée entraîne globalement une meilleure adhérence). Le niveau d adhérence observé est similaire à ceux mesurés pour des adhésifs structuraux utilisés dans l industrie automobile ou aéronautique. Le test de clivage est un test d adhérence sévère pour un joint adhésif, et les faibles propagations de fissures observées pour certaines formulations permettent d escompter des développements industriels prometteurs pour ces nouveaux polymères.Industrially, metal/polymer adhesion is involved in a wide range of industries such as automotive industry, or aeronautic and electronic applications. Polyurethanes (PU) are frequently used as structural adhesives, and are based from polyols obtained from petrochemical products (polyester and polyether polyols). However, these products have some disadvantages as they are non-renewable resources, they may cause environmental pollution, and they tend to be exhausted in the near future. Natural rubber (NR) is an interesting choice to use as a starting material in PU synthesis, due to the fact that they are renewable source, abundant polymer and they have interesting mechanical properties and can be chemically modified. In this work, hydroxytelechelic polyisoprene (HTPI) having a hydroxyl functionality of 2 was successfully performed via controlled epoxidation and cleavage of high molecular weight polyisoprene, following by a selective reduction reaction of the obtained carbonyltelechelicoligoisoprenes. These HTPI with different molecular weights (1000-8000 g mol-1) were reproducible obtained. Chemical modifications on HTPI were performed by various percentage of epoxidation (10-60%, EHTPI). The different microstructures of these oligomers were evidenced by the characterization techniques FT-IR, NMR, SEC. Their thermal properties were also investigated by TGA and DSC.Surface properties (surface energy, optical microscopy) and adhesion properties (wedge test) of different materials have been characterized. To resume adherence results, pure HTPI samples (without any epoxy group) present a very high adhesion level. Epoxidation degrees close to 30-40% allow to obtain interesting adhesive performance. Elsewhere, the effect of molecular weight is slight (nevertheless, a higher Mn of HTPI induces globally a better adherence). The adherence level is similar to whose measured for structural adhesive used in car or aeronautic industry. The wedge test is a severe adherence test, and the low crack propagation observed for some formulations underlines promising industrial developments for this new polymers.LE MANS-BU Sciences (721812109) / SudocSudocFranceF

Synthèse et étude des propriétés d un polyuréthane biosourcé obtenu du caoutchouc naturel et du poly( -caprolactone)

L objectif de ce travail de thèse était la synthèse d un nouveau matériau polyuréthane biorsourcé composé par du caoutchouc naturel modifié chimiquement et par du poly( -caprolactone), (PCL), en présence ou absence d isocyanates. Des oligoisoprènes téléchéliques hydroxylés (HTNR) ont été obtenus après époxidation du caoutchouc naturel et réduction des oligomères carbonyles. Plusieurs paramètres ont été étudiés comme la nature et la quantité relative de diisocyanate, le rapport molaire entre diisocyanate et diol (NCO:OH), l influence de la masse molaire des diols HTNR et PCL, le pourcentage de 1,4-butane diol (BDO, extenseur de chaîne), et le rapport molaire entre les diols HTNR:PCL. Trois types de diisocyanate ont été employés : isophorone diisocyanate (IPDI), toluène-2,4-diisocyanate (TDI) et hexaméthylène diisocyanate (HDI). Masses molaires différentes ont été utilisées pour les diols HTNR et PCL: 1700, 2800 et 2900 g/mol pour HTNR et 530 et 2000 g/mol pour PCL. Le rapport molaire entre NCO:OH était entre 0,75:1,00 2,85:1,00. Les PU ont été préparés par la méthode one shot et les structures chimiques des HTNR et PU ont été identifiées par 1H-NMR et FTIR. La résistance à la traction et à la rupture ont été étudiées. La caractérisation a été conduite par DSC, DMTA, ATG et spectroscopie Raman. Une étude préliminaire a montré que la masse molaire du PU augmentait avec le rapport NCO:OH et le temps de réaction, et que le chloroforme n était pas un bon solvant pour obtenir des films. Le tetrahydrofurane était le solvant le plus approprié et il a été utilisé par la suite pour toutes les polymérisations. Le rapport NCO:OH = 1,25:1,00 s est révélé optimal pour obtenir des films. L analyse FTIR a permis de vérifier la présence de liaisons uréthane, de points de réticulation et de branchements. Le polyuréthane a montré des propriétés mécaniques excellentes dépendantes de la composition chimique. Si on exclue l utilisation de PCL2000 et de HDI, le comportement à la traction était caractéristique des élastomères. Les PU étaient amorphes sauf lorsque le HDI a été employé. Duos ce cos été obtenais un PU semi cristallin. Cette cristallinité augmente le module de Young, la résistance à la rupture, la dureté et la stabilité thermique du PU. Pour ce PU ont observé une séparation de phase entre les segments du PCL et du HTNR. Les chaînes plus longues et plus flexibles du HTNR et leur non polarité sont responsables de la diminution des propriétés mécaniques et des températures de transition. Le materiae pane d un comportement élastomère a un comportement plastique pour un rapport NCO:OH élevé (2,85 :1,00). Le dégréé de réticulation élevé a été retenu comme la cause pour laquelle il n y avait pas de séparation de phase entre les segments souples et durs. La liaison hydrogène entre le diol PCL et le segment hard a généré des Tg élevées. Les spectres Raman ont montré la formation de la liaison uréthane du PU contenant différents diisocyanates. La synthèse de PU sans diisocyanate a été obtenue grâce à une réaction de polyaddition entre des carbonates cycliques téléchéliques dérivés du PCL et du caoutchouc naturel, et la 1,4-butylène diamine. Les structures contenant des carbonates cycliques ont été obtenues grâce à la modification des groupes OH sur le HTNR et le PCL à groupes carboxyle, utilisant l anhydride succinique, et a la réaction successive avec le glycérol carbonate.The aim of this research work was to prepare a novel bio-based polyurethane (PU) composed by chemically modified natural rubber (NR) and poly( -caprolactone) diol (PCL), with and without isocyanate. Hydroxyl telechelic natural rubber (HTNR) was synthesized via epoxidized and carbonyl telechelic natural rubber. The parameters studied included type and relative amount of diisocyanate, molar ratio between diisocyante and diol (NCO:OH), molecular weight of HTNR and PCL diol, 1,4-butane diol (BDO, chain extender) content and molar ratio between HTNR:PCL diols. Three types of diisocyanate were employed: isophorone diisocyanate (IPDI), toluene-2,4-diisocyanate (TDI) and hexamethylene diisocyanate (HDI). The number average molecular weights of HTNR and PCL diol were selected: 1700, 2800 and 2900 g/mol for HTNR and 530 and 2000 g/mol for PCL diol. The NCO:OH molar ratio was in the range 0.75:1.00 2.85:1.00. PU was prepared by one-shot method. The chemical structure of HTNR, PCL and PU were identified by 1H-NMR FTIR and Raman spectroscopy. Tensile properties and tear resistance of PU were investigated. Characterization of mechanical and thermal properties was carried out using DSC, DMTA and TGA. A preliminary study showed that the molecular weight of PU increased with increasing NCO:OH molar ratio and reaction time, and chloroform was not a good solvent for polymer casting. Tetrahydrofuran was an appropriate solvent as it allowed film formation and it was used in all the other experiments. The NCO:OH molar ratio of 1.25:1.00 was suitable for preparing good PU films. FTIR analysis verified the presence of urethane linkages and crosslinking or chain branching. PU demonstrated excellent mechanical properties, which depended on the chemical composition. Excluding the use of PCL2000 and HDI, the tensile behavior seemed to have typical elastomeric characteristics. PU became amorphous except in the case of HDI, which was able to crystallize leading to the crystalline PU. The crystallinity increased the Young s modulus, the tear strength, the hardness and the thermal stability of PU. PU showed a phase separation between the PCL and HTNR segments. The longer and more flexible chain and non-polarity of HTNR were responsible of a decrease of the mechanical properties and transition temperatures. The very high molar ratio of NCO:OH (2.85:1.00) changed the tensile characteristics from an elastomer to a plastic. The high crosslinking was attributed to there being no phase separation between the hard and the soft segment. Hydrogen bonding between the PCL diol and the hard segment produced a high Tg. Raman spectra were able to identify the urethane linkage of PU containing different diisocyanates by showing the relative absorbance peaks. Synthesis of PU without isocyanate was successfully obtained via a polyaddition polymerization between a cyclic carbonate telechelic PCL/NR and 1,4-butylenediamine. The cyclic carbonate telechelic NR and cyclic carbonate telechelic PCL were prepared via the modification of the hydroxyl end groups of HTNR and PCL diols to carboxylic acid end groups by reacting with succinic anhydride. Then, the carboxylic acid end groups were changed to the cyclic carbonate end groups by using glycerol carbonate.LE MANS-BU Sciences (721812109) / SudocSudocFranceF