Hydrogels à UCST pour les biotechnologies microfluidiques

Proposition de stage M2 2020-2021

Laboratoire Sciences et Ingénierie de la Matière Molle, (SIMM)

Adresse: ESPCI, 10 Rue Vauquelin 75005 Paris

Directeur du laboratoire: Etienne Barthel

Responsables du stage: Yvette Tran, Nadège Pantoustier

Contact: yvette.tran (arobase) espci.fr / nadege.pantoustier (arobase) espci.fr

L’idée générale du projet est de développer des hydrogels de polymères thermo-stimulables avec des propriétés UCST (Upper Critical Solution Temperature) pour des applications en biotechnologie microfluidique.

Dans les travaux antérieurs, nous avons montré qu’il est possible d’activer les hydrogels thermo-stimulables à propriétés LCST pour fermer/ouvrir des micro-compartiments ou micro-cages pour réaliser diverses opérations biologiques (encapsulation de cellules uniques, amplification isotherme d’ADN...). Ces actionneurs hydrogels constituent un véritable levier technologique pour la microfluidique, en termes de miniaturisation et de variété de fonctionnalités, et ce à moindre coût. Cependant, les applications en microbiologie comme les lyses ne peuvent pas être envisagées avec les actionneurs hydrogels à LCST car il faudrait inverser la transition thermique fermeture/ouverture. Il est alors essentiel de proposer un mode d’actionnement utilisant des hydrogels à UCST.

Parmi les polymères thermo-stimulables, les polymères qui présentent les propriétés UCST sont en outre beaucoup moins courants que les polymères à LCST. Ce sont pour la plupart des polymères constitués de motifs dérivés d’acrylamide. En effet, ces motifs peuvent former les liaisons hydrogène à température ambiante (T < UCST) responsables de l’agrégation et se dissocier à haute température (T > UCST).

L’objectif du stage est de synthétiser les monomères et polymères qui serviront de briques aux hydrogels à UCST et d’étudier leurs propriétés thermo-stimulables en solutions aqueuse et physiologique. Le travail du stagiaire consiste à :

- synthétiser les polymères UCST fonctionnalisés par polymérisation radicalaire
- synthétiser les films d’hydrogels greffés
- caractériser les propriétés de gonflement et stimulables avec la température
- intégrer les actionneurs hydrogels dans les microsystèmes

Le stage sera effectué au Laboratoire de Sciences et Ingénierie de la Matière Molle (SIMM) de l’ESPCI et en collaboration avec l’Institut Pierre-Gilles de Gennes (IPGG).

Ce stage pourra être poursuivi en thèse.

Techniques utilisées : Synthèse de monomères ; Polymérisation radicalaire ; Chimie de surface ; Spin-coating ; Spectroscopie RMN 1H ; Chromatographie d’Exclusion Stérique SEC ; Ellipsométrie ; Microfabrication ; Photolithographie

Références
D’Eramo, L.; Chollet, B.; Leman, M.; Martwong, E.; Li, M.; Geisler, H.; Dupire, J.; Kerdraon, M.; Vergne, C.; Monti, F.; Tran, Y.; Patrick, T. Microfluidic actuators based on temperature-responsive hydrogels. Nature Micro Nano 2018, 4, 17069.
Chollet, B.; Li, M.; Martwong, E.; Bresson, B.; Fretigny, C.; Tabeling, P.; Tran, Y. Multiscale surface-attached hydrogel thin films with tailored architecture. ACS Appl. Mat. Interfaces 2016, 8, 11729-11738 (front cover).
Seuring, J.; Agarwal, S. Polymers with Upper Critical Solution Temperature in Aqueous Solution. Macromol. Rapid Commun., 2012, 33, 1898-1920.

Qualités du candidat requises : compétences requises en chimie et physico-chimie des polymères, goût pour les projets multidisciplinaires et collaboratifs

Rémunération éventuelle du stage : oui
Possibilité de poursuivre en thèse ? oui

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Practical information

Sciences et Ingénierie de la Matière Molle

Soft Matter Enginering and Science Laboratory - UMR 7615

10 rue Vauquelin
75231 PARIS CEDEX 05
FRANCE

  • Chair : E. Barthel
  • Vice Chairs : J.B. d’Espinose & G. Ducouret
  • Administration : F. Decuq, M.-T. Mendy & M. Hirano-Courcot
  • Communication : A. Hakopian & M. Ciccotti
  • Information Technology : A. Hakopian
  • Safety, Health and Environment Assistant : F. Martin

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