Higher-order mesoscopic self-assembly of fluorinated surfactants on water surfaces

Surfactants containing fluorocarbon chains have been increasingly studied because they self-assemble into a variety of microscopic and mesoscopic domains and tend to form highly ordered patterns at the air/water interface; these patterns are clearly different from those formed by their hydrocarbon analogs. Focusing on the fluorinated surfactants possessing unique physical characteristics, this review describes the relationship between the line tension and dipole interaction, which is the comprehensive principle governing the pattern formation of two-dimensional self-assemblies. This review further discusses several key experimental and analytical techniques that are useful for characterizing the shape, size, correlation, and viscoelasticity of hierarchical self-assemblies on water surfaces. Finally, several biomedical applications, including biomimetic surface coating, multimodal contrast agents in medical diagnostics, and controlled delivery of gases (O₂ and NO) for oxygenation and antimicrobial effects, are introduced to highlight how the unique physicochemical properties of fluorinated self-assemblies can be applied in materials science

Impact of perfluorooctylethane on the formation of a semi-crystalline liquid-condensed phase in a phospholipid monolayer and of perfluorooctyl bromide on the adsorption of albumin on such a monolayer

International audienc

Nonviral gene-delivery by highly fluorinated gemini bispyridinium surfactant-based DNA nanoparticles

Biological and thermodynamic properties of a new homologous series of highly fluorinated bispyridinium cationic gemini surfactants, differing in the length of the spacer bridging the pyridinium polar heads in 1,10 position, are reported for the first time. Interestingly, gene delivery ability is closely associated with the spacer length due to a structural change of the molecule in solution. This conformation change is allowed when the spacer reaches the right length, and it is suggested by the trends of the apparent and partial molar enthalpies vs molality. To assess the compounds’ biological activity, they were tested with an agarose gel electrophoresis mobility shift assay (EMSA), MTT proliferation assay and Transient Transfection assays on a human rhabdomyosarcoma cell line. Data from atomic force microscopy (AFM) allow for morphological characterization of DNA nanoparticles. Dilution enthalpies, measured at 298 K, enabled the determination of apparent and partial molar enthalpies vs molality. All tested compounds (except that with the longest spacer), at different levels, can deliver the plasmid when co-formulated with 1,2-dioleyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (DOPE). The compound with a spacer formed by eight carbon atoms gives rise to a gene delivery ability that is comparable to that of the commercial reagent. The compound with the longest spacer compacts DNA in loosely condensed structures by forming bows, which are not suitable for transfection. Regarding the compounds’ hydrogenated counterparts, the tight relationship between the solutio

Stabilisation d'emulsions de fluorocarbures pour applications biomedicales : incorporation de nouveaux amphiphiles phosphoryles F-alkyles

SIGLECNRS T Bordereau / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Potentiel des molécules perfluoroalkylées dans la composition de surfactants pulmonaires synthétiques et de microbulles destinées au diagnostic et à la thérapie / Frédéric Gerber

Les molécules perfluoroalkylées représentent une classe de composés aux propriétés uniques. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés au potentiel de ces molécules dans deux applications biomédicales majeures: la composition de surfactants pulmonaires exogènes destinés au traitement du syndrome de détresse respiratoire et la stabilisation de microbulles agents de diagnostic et de thérapie par ultrasons.Le surfactant pulmonaire est constitué d'un mélange complexe de lipides et de protéines qui forme une monocouche à l'interface alvéolaire et permet de réduire le travail nécessaire à la respiration. La dipalmitoyl phosphatidylcholine (DPPC) est reconnue comme étant le lipide responsable de cette diminution de tension superficielle mais elle n'est pas un bon surfactant pulmonaire lorsqu'elle est utilisée seule car elle est incapable de se ré-étaler durant l'inspiration. Nous avons montré que la présence de certains fluorocarbures gazeux était capable d'apporter un effet fluidifiant à la monocouche de DPPC. Les résultats obtenus lors de ces études nous laissent penser que certains fluorocarbures pourraient démontrer leur utilité dans la composition de surfactants pulmonaires synthétiques.Le potentiel des microbulles dans le diagnostic et la thérapie ultrasonore est croissant. Bien que ces agents de contraste soient déjà utilisés dans la pratique médicale, leur persistance intravasculaire reste faible. Afin d'améliorer leur persistance, nous avons élaboré de nouvelles microbulles aux parois renforcées par des amphiphiles fluorés et étudié leur temps de vie sous ultrasons. Nous avons montré que la présence de molécules perfluoroalkylées dans la paroi des microbulles permet de diminuer la vitesse de diffusion du gaz fluoré utilisé comme stabilisant osmotique. L'obtention de microbulles d'une très grande stabilité permet d'envisager l'extension de leur champ d'application dans les domaines du diagnostic et de la thérapie par ultrasons.STRASBOURG ILLKIRCH-Pharmacie (672182101) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Stabilisation de microbulles de gaz par des tensioactifs semi-fluorés et des nanoparticules d'oxyde de fer

Nous avons étudié la stabilisation de microbulles d air par les tensioactifs semi-fluorés CF3(CF2)n-1(CH2)mOP(O)(OH)2 (FnHmPhos, où n = 8, 10, m = 2) et des nanoparticules magnétiques d oxyde de fer et de ferrite de cobalt. Ces nouveaux objets combinant propriétés acoustiques et magnétiques pourraient servir d agent de contraste à la fois en échographie et en imagerie IRM. Nous avons étudié des propriétés physico-chimiques des tensioactifs en solution et à l interface aireau. Nous avons montré par tensiométrie dynamique et par des études de films de Langmuir que les tensioactifs F8H2Phos et F10H2Phos forment des monocouches dont le module élastique est très élevé, ce qui favorise la stabilisation de bulles de petite taille ainsi que de bulles non-sphériques. Nous avons proposé une approche de dégonflement/gonflement contrôlé en faisant varier la pression dans la bulle par la température et nous avons étudié le froissement de la paroi des bulles pendant le dégonflement. Des microbulles portant des nanoparticules ont été obtenues dans une suspension des nanoparticules d oxyde de fer ou de ferrite de cobalt en présence de F8H2Phos ou F10H2Phos, en déstabilisant la suspension par NaCl, ce qui permet de diminuer la barrière électrostatique entre les nanoparticules et la surface des bulles et de favoriser l adsorption. Les microbulles obtenues sont stables pendant plus d une semaine grâce à la paroi rigide des nanoparticules.The stabilization of air microbubbles by semi-fluorinated surfactants CF3(CF2)n-1(CH2)mOP(O)(OH)2 (FnHmPhos, where n = 8, 10, m = 2) and iron oxide nanoparticles was studied in order to design novel microbubbles that possess both acoustical and magnetic properties. Such microbubbles have potential applications as dual constrast agents by enhancing the signals from both ultrasonography and MRI imaging. We have studied physic-chemical properties of the surfactants in solution and at water-air interface. We have demonstrated by dynamic tensiometry and studies of Langmuir monolayers that F8H2Phos and F10H2Phos form highly elastic interfacial films that are favorable for long-term stabilization of small bubbles and bubbles of non-spherical shape. We designed an approach of temperature-controlled pumping/shrinking of the microbubbles and demonstrated the correlation of the collapse structures of the bubble shell with microbubble stability. The stabilization of microbubbles by iron oxide or cobalt ferrite nanoparticles was achieved by destabilizing the nanoparticle suspension in the presence of F8H2Phos or F10H2Phos. Under these conditions the nanoparticles were adsorbed onto the surface of the microbubbles forming a rigid shell which enhanced their stability and lengthened their lifetime to greater than one week.STRASBOURG-Bib.electronique 063 (674829902) / SudocSudocFranceF