Formation hiérarchique de gradients (bio)fonctionnels fondés sur des monocouches auto-assemblées stimulables par le pH
Institution:
StrasbourgDisciplines:
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Abstract EN:
In this work we show that dynamic covalent chemistry can be used to functionalize surfaces in such a way that their interfacial properties can be controllably varied in space and time. As a proof of principle and in order to illustrate the potential of this technique we have developed DynaSAMs which enable the hierarchical construction of mixed gradients that are comprised of either small functional molecules or proteins. This thesis is divided into two main parts. The first one concerns the design, synthesis and characterization of our target molecules. The second one described surface’s functionalization with these molecules as well as their dynamic exchange in space and time. The synthetic aspect consists in functionalizing cyanines type dyes by different amines as recognition groups having different pKa. These molecules can then be grafted onto an aldehyde functionalized surface using reversible imines bonds. The possibility to obtain many types of fluorescent gradients by pH modulation allowed us to establish a proof of principle for the new approach. The generality of this technique was illustrated by the elaboration of wettability gradients from a mixture of amines bearing hydrophobic and hydrophilic entities and especially, by the formation of biomaterials which are composed of avidine and streptavidine proteins gradients. The DynaSAMs approach opens up an interesting research framework related to the design of new responsive interfacial systems that can adapt their constituents to external parameters.
Abstract FR:
Nous avons démontré au cours de ce travail la possibilité d’étendre la chimie combinatoire dynamique aux surfaces et de réaliser des interfaces capables de se réorganiser dans l’espace et dans le temps. Afin de démontrer une preuve de principe et d’illustrer le potentiel de la technique nous avons développé des DynaSAMs permettant la construction hiérarchique des gradients mixtes composés par des molécules fonctionnelles ou par des protéines. Cette thèse est composée de deux parties principales. La première concerne la conception, la synthèse et la caractérisation des molécules cibles. La deuxième décrit la fonctionnalisation des surfaces avec ces molécules aussi bien que leur dynamique d’échange dans l’espace et dans le temps. L’aspect synthétique consiste à fonctionnaliser des fluorophores de type cyanines par des amines ayant différents pKa comme groupes de reconnaissance. Ces molécules ont été ensuite greffées sur une surface recouverte d’une monocouche d’aldéhyde via des liaisons imines réversibles. La possibilité d’obtenir plusieurs types de gradients fluorescents par modulation du pH nous a permis d’établir une preuve de principe de cette nouvelle approche. La généralité de cette technique a été illustrée par l’élaboration des gradients de mouillabilité à partir d’un mélange d’amines portant des entités hydrophobes et hydrophiles et surtout par la formation des biomatériaux qui sont composés par des gradients de protéines de type avidine et streptavidine. L’approche DynaSAMs ouvre une nouvelle approche vers la conception des systèmes interfaciales stimulables qui peuvent adapter leurs constitutions à des paramètres externes.