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Soutenance de thèse - 16/12/2015

Marleny CACERES

 
a soutenu sa thèse le 16 Décembre 2015.

Depolymerization enzymatique d’Hydroxypropyl Methyl Cellulose (HPMC) pour la conception des nouveaux copolymères à blocs

Enzymatic depolymerization of Hydroxy Propyl Methyl Cellulose (HPMC) to design novel biobased block copolymers

 
Préparée au sein de l’école doctorale Sciences Chimie Balard et de l’Institut Européen des Membranes de Montpellier.
Spécialité : Chimie et Physicochimie des Matériaux
 
devant le jury composé de :

  • M. Philippe MIELE, Prof., IEM UMR 5635 - Examinateur
  • Mme Florence DJEDAINI-PILLARD, Prof., EA 4665 - Rapporteur
  • M. Luc PICTON, Prof., UMR 6270 - Rapporteur
  • Mme Corine GERARDIN, DR2, UMR 5253 - Examinateur
  • Mme Catherine LADAVIERE, CR CNRS, UMR 5223 - Examinateur
  • M. André DERATANI, DR, IEM UMR 5635 - Directeur de Thèse

Résumé :
Parmi les bio-polymères issus des ressources renouvelables, les polysaccharides fournissent une alternative intéressante aux polymères de synthèse. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail de thèse est basé sur la conception des copolymères amphiphiles pour la préparation de nouveaux biomatériaux. Ainsi, l’hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) a été étudiée en raison de ses propriétés remarquables, dont la biocompatibilité, la biodégradabilité, la rétention d’eau et la gélification thermoréversible. Ces propriétés sont utiles pour de nombreuses applications telles que le relargage de médicament, la préparation des membranes et la formation de biomatériaux. L’hydrolyse enzymatique avec des endo cellulases issues de Trichoderma reesei a été étudiée pour produire des fragments d’HPMC ayant une mase molaire (Mw) entre 6000 et 30000 g mol-1. Les paramètres de l’activité enzymatique ont été étudiés en fonction de : la nature de substrat, le temps de réaction et la concentration de l’enzyme. Les polymères obtenus ont été comparés à ceux produits par hydrolyse acide. Il a été constaté que la structure des polymères issus d’un procédé d’hydrolyse, varie en termes de degré de substitution pour un même Mw. Cet effet donne lieu à différentes propriétés de gélification thermoréversible. Des copolymères amphiphiles tels que HPMC-b-poly (propylène glycol) et HPMC-b-PLA ont été préparés par amination réductrice et par couplage click thiol-ene, respectivement. Les propriétés d’agrégation ont été caractérisées par la diffusion de la lumière (DLS), le microscope électronique en transmission (TEM) et par la séparation de phase obtenue par la mesure du point de trouble.
 
Abstract :
Following the concept of bio-refinery, we propose to produce small fragments of biopolymers that can be used further as building blocks to prepare novel polymeric architectures. In the case of polysaccharides, enzymatic hydrolysis enables to form reducing end groups after each cleavage on the polymer chain. Reaction by reductive amination affords the possibility to introduce polysaccharides fragments in a large variety of materials going from amphiphilic copolymers to more sophisticated devices. Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) was used in this work because of its remarkable properties including biocompatibility, biodegradability, water retention and thermoreversible gelation beneficial for many applications such as drug delivery, film and biomaterial formation. Enzymatic hydrolysis using endo cellulases from Trichoderma reesei was investigated to produce a library of HPMC fragments with molecular weight (Mw) from 6000 to 30000 g mol-1. Mw control was carried out by varying the procedure conditions including the nature of starting HPMC, reaction time and enzyme concentration. The obtained polymers were compared to those produced by acidic hydrolysis. According to the preparation conditions, the structure of short chain polymers regarding substitution degrees varied for the same Mw giving rise to different clouding temperature and thermoreversible gelation properties. Amphiphilic block copolymers HPMC-b-poly(propylene glycol) and HPMC-b-PLA were prepared by reductive amination and by the thiol-ene click reaction, respectively. Self-assembly properties of these novel block copolymer were characterized by dynamic light scattering (DLS), transmission electron microscope (TEM), and clouding point temperature.