Yuezhan Wan, doctorant à Softmat, a soutenu sa thèse sur des copolymères à blocs thermosensibles et sensibles au CO₂

Yuezhan a réalisé ses recherches dans l’équipe IDeAS du laboratoire Softmat.
Le 18 mars, il a soutenu sa thèse intitulée : “Copolymères à blocs thermosensibles et sensibles au CO₂ : synthèse, propriétés et assemblage dans l’eau”

Depuis les années 1980, les matériaux sensibles aux stimuli constituent un axe de recherche majeur en science des matériaux et en génie chimique. Les premières recherches portaient principalement sur les polymères thermosensibles et pH-sensibles, comme les hydrogels de poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM). Au XXIe siècle, l’intégration des nanotechnologies et de la chimie des polymères a permis l’émergence de matériaux optiques, électriques, magnétiques et sensibles à plusieurs stimuli. En particulier dans le domaine biomédical, ces matériaux sont utilisés pour le ciblage thérapeutique, les systèmes de libération contrôlée et les matrices d’ingénierie tissulaire, permettant une libération précise des médicaments et une régulation de la biocompatibilité en fonction des variations du microenvironnement in vivo (telles que les gradients de température ou de pH).

Dans cette thèse, il est tout d’abord présenté une vue d’ensemble bibliographique des (co)polymères thermosensibles, pH-sensibles et sensibles au CO₂. Sont décrits les (co)polymères thermosensibles, pH-sensibles et sensibles au CO₂ les plus étudiés, ainsi que les techniques utilisées pour leur caractérisation en solution. Des exemples illustrent comment la structure du polymère (architecture, séquence des blocs) et sa concentration peuvent influencer ses propriétés d’agrégation en solution sous l’effet de différents stimuli. Un bref aperçu des stratégies de synthèse et des applications typiques de ces (co)polymères multisensibles est enfin présenté.

Puis il a été étudié l’effet de la composition du copolymère sur la formation et les propriétés de stabilisation de nanoparticules d’or (AuNP) stabilisées par un polymère thermosensible, le copolymère PNIPAM-b-PDEAEAM. Deux méthodes de synthèse sont proposées pour obtenir ces nanoparticules hybrides thermosensibles : (1) la formation in situ et (2) le revêtement d’AuNP préformées. L’influence de la composition et de la concentration du copolymère, ainsi que du pH et de la force ionique du système, sur les propriétés colloïdales de Au@polymère est abordée.

Yuezhan a ensuite synthétisé des homopolymères PD de différentes masses moléculaires à partir du monomère DEAEAM, sensible à deux stimuli, par la méthode RAFT. Il a été constaté que le taux de conversion du monomère lors de la polymérisation variait selon le solvant. Il a analysé ce phénomène en détail, en se concentrant notamment sur le solvant lui-même ; la viscosité et la polarité relative du solvant semblent avoir un impact significatif sur le taux de conversion. De plus, il a synthétisé plusieurs autres copolymères à blocs à base de PD, et l’introduction de différents blocs a entraîné des modifications importantes des propriétés des polymères. Ceci ouvre de nouvelles perspectives pour l’utilisation du PD comme polymère sensible à deux stimuli.

À partir des homopolymères et copolymères de PD synthétisés, il a d’abord testé leurs propriétés. Il a déterminé le point de trouble (Tc) de ces polymères, ainsi que sa variation en fonction de la concentration et du pH. Il a exploré les processus physico-chimiques et les mécanismes thermodynamiques à l’origine de ces changements. De plus, il a testé la sensibilité de ces polymères au CO₂. Ensuite, il a étudié leurs propriétés interfaciales, en analysant leur réponse à la réduction des tensions interfaciales air-eau et huile-eau. Ceci est crucial pour l’objectif d’utiliser ce système polymère pour la stabilisation des émulsions.