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Auto–assemblage de polymères

Auto-assemblage de polymères
Ceci est une image d'une multicouche de polyelectrolyte

Depuis ces deux dernières décennies, le domaine d'auto-assemblage de polymères a connu un essor considérable. Les forces de Van der Waals, les interactions hydrophobes et électrostatiques ont été utilisés afin d'orienter la structure de troisième ordre des polymères synthétiques dans une large gamme de morphologies. Les copolymères avec des sous-unités, ayant pour but d'induire l'auto-assemblage via l'identification moléculaire, les interactions hydrophobes et les interactions électrostatiques sont conçues par les chercheurs du Centre. Les micelles obtenues à partir de petites molécules sont incorporées dans des polymères, puis facilement enlevées afin d'obtenir des polymères poreux. Les couches de polymères fonctionnalisées sont créées par les techniques de Langmuir-Blodgett et par la méthode de multicouches de polyélectrolytes. L'identification des structures résultantes repose sur les efforts combinés des experts du Centre en matière de caractérisation permettant l'exploration d'applications possibles comme biodétecteurs, matériaux de bioséparation et agents pour le relargage des médicaments.

Projets

Auto-assemblage des polymères via l'identification moléculaire

Une véritable nouvelle approche sera la synthèse de polymères capables d'utiliser l'identification moléculaire pour s'auto-assembler en morphologies très organisées, de la même manière que la paire de base sélective permet à l'ADN de prendre la forme d'une double hélice (Sleiman).

La spectroscopie RMN avancée ainsi que les méthodes de spectroscopie vibrationnelle seront utilisées afin de caractériser les interactions par liaisons hydrogènes. (Reven) Les morphologies seront caractérisées par diffusion de la lumière et par microscopie électronique en transmission (Eisenberg).

Auto-assemblage des blocs copolymères via des interactions hydrophobes et hydrophiles

Un effort considérable a été dévoué pendant ces dernières décennies pour l'étude des polymères modifiés hydrophobiquement (HM-polymères), en raison de leur importance théorique et leurs applications pratiques. De tels polymères se composent d'une chaîne hydrosoluble portant quelques groupements hydrophobes, des chaînes d'hydrocarbure ou de fluorocarbone. Il est bien connu que les fluorocarbones et les hydrocarbures ne se mélangent pas. La question qui se pose alors est la suivante: Quelles seront les propriétés des HM-polymères portant à la fois des chaînes d'hydrocarbure et de fluorocarbone?

Blocs copolymères auto-assemblés optiquement actifs

La synthèse de blocs copolymères possédant des groupements photoconvertibles permet d'accéder à leurs structures auto-assemblées pour des changements réversibles des propriétés optiques, géométriques, ou mécaniques. Les vésicules de bloc copolymère dérivé de l'azobenzène, les élastomères photoactifs ainsi que les films de polymères optiquement actifs vont être produit par les groupes de Eisenberg, Zhao and Ritcey. Le groupe de Barrett fournira l'expertise optique pour examiner la fonctionnalité de ces polymères auto-assemblés photo-sensibles.

Les films Langmuir-Blodgett de copolymère à blocs

La séparation de phase spontanée de copolymères diblocs AB peut être utilisée pour la préparation de surfaces modelées montrant des domaines de dimensions moléculaires périodiquement ordonnées (Ritcey, Einsenberg, Lennox). De telles surfaces peuvent servir de support pour la croissance contrôlée des cellules. Cette approche possède cependant une limite significative constituant un manque de contrôle au-delà de l'orientation des microdomaines. Les couches des copolymères à blocs asymétriques sont toujours polydomaines avec un ordre périodique maintenu typiquement sur quelques micromètres.

Les multicouches de polyélectrolytes (PEMs)

L'alternance d'adsorption de polymères cationique et anionique est devenue une méthode de plus en plus importante pour produire les films minces uniformes de polymère. Barrett et Reven ont récemment déposé de simple PEMs sur des colloïdes de silice et ont utilisé la spectroscopie RMN à l'état solide pour suivre la croissance des multicouches ainsi que la complexation du polymère. Un but important de cette recherche serait de comprendre l'effet de la variation des paramètres de préparation sur les propriétés du film au niveau moléculaire.