Complexes de polyélectrolytes de charge opposée : des polymères synthétiques à la thérapie génique
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
We have studied the phase behavior and structure of stable complexes of oppositely charged polyelectrolytes made with linear or branched polyethylenimine (a polybase) and different polyanions, poly-acrylic or methacrilic, polystyrene sulfonate and dna. This last case is particulary important in view of gene therapy applications. We observe that the phase diagram in diluite solution is universal as recently predicted by zhang and shklovskii, with two regimes of weak and strong complexation separeted by a well defined limit. In the regime of weak complexation, the complexes are formed by binary electrostatic association between one long chain and shorter chains of opposite charge. The second regime og strong complexation occurs immediately before phase separation. The binary complexes condense into large aggregates by diminishing the local electrostatic correlation energy. In the case of dna and polystyrene sulfonate, we were able to observe the charge inversion of the complexes by increasing the concentration of polyethylenimine. The neutron scattering and contrast matching experiments performed on more concentrated systems than those studied in the phase diagram experiments confirm the existence of two regimes of complexation and show that the structure of the complexes depend on the molecular details of the polymer chains (length, branching and hydrophobicity).
Abstract FR:
NOUS AVONS ETUDIE LE DIAGRAMME DE PHASE ET LA STRUCTURE DES COMPLEXES DE POLYELECTROLYTES DE CHARGE OPPOSEE EN UTILISANT LA POLYETHYLENIMINE LINEAIRE (lLPEI) ET BRANCHEE(BPEI) COMME POLYCATION ET DES POLYACIDES FAIBLES OU FORTS COMME POLYANIONS. NOUS AVONS EGALEMENT ETUDIE LE CAS DU COMPLEXE LPEI-ADN UTILISE EN THERAPIE GENIQUE. L’INTERACTION ENTRE LES POLYMERES, DETERMINEE PAR LE RAPPORT DE CHARGE X DU COMPLEXE, EST CONTROLEE PAR LE PH ET/OU LE RAPPORT DE CONCENTRATION DES ESPECES EN SOLUTION. NOUS OBSERVONS QUE LE DIAGRAMME DE PHASE DANS UN REGIME TRES DILUEE EST UNIVERSEL COMME RECEMMENT PREDIT PAR ZHANG ET SHKLOVSKII, AVEC DEUX REGIMES DE FAIBLE ET FORTE COMPLEXATION SEPARES PAR UN SEUIL BIEN DEFINI. DANS LE REGIME DE FAIBLE COMPLEXATION, LES COMPLEXES SONT FORMES PAR ASSOCIATION ELECTROSTATIQUE BINAIRE ENTRE UNE CHAINE LONGUE ET PLUSIEURS CHAINES COURTES DE CHARGE OPPOSEE. LE REGIME DE FORTE COMPLEXATION PRECEDE LA SEPARATION DE PHASE DES COMPLEXES. LES COMPLEXES BINAIRES CONDENSENT EN DIMINUANT L’ENERGIE DE CORRELATION POUR FORMER DES AGREGATS MACROSCOPIQUES. DANS LE CAS DE L’ADN ET DU POLYSTYRENE SULFONATE, NOUS AVONS OBSERVE L’INVERSION DE CHARGE DES COMPLEXES EN FONCTION DU RAPPORT DE CHARGE DES CONSTITUANTS. LES EXPERIENCES DE DIFFUSION DE NEUTRONS AUX PETITS ANGLES ET CELLES DE VARIATION DE CONTRASTE EFFECTUEES DANS DES SYSTEMES PLUS CONCENTRES PAR RAPPORT A CEUX UTILISE LORS DE L’ETUDE DU DIAGRAMME DE PHASE, CONFIRMENT L’EXISTENCE DES DEUX REGIMES DE COMPLEXATION ET MONTRENT QUE LA STRUCTURE DES COMPLEXES DEPEND DES DETAILS MOLECULAIRES DES CHAINES DE POLYMERES (LONGUERUS, ARCHITECTURE, HYDROPOBICITE).