Dissertations / Theses on the topic 'Nanoparticules – Composition'

La conception de nanoparticules (NPs) polymériques pour le transport de médicaments dans la peau repose sur la compréhension du rôle de leurs compositions chimiques sur leurs interactions avec la peau, notamment la peau pathologique. Ce travail s'est attaché à définir le rôle de la composante hydrophile des NPs sur l'administration cutanée d'un principe actif lipophile modèle (cholécalciférol). Il a été remarqué que la composition hydrophile de polymères amphiphiles à base de PLA conditionnait les propriétés physicochimiques des NPs, notamment la taille, la surface, et la structure, tout comme la protection du cholécalciférol. Concernant l'absorption cutanée sur peau intacte, la composante hydrophile de NPs de 100 nm a eu peu d'influence. Une absorption cutanée du cholécalciférol légèrement plus importante a toutefois été obtenue à partir des NPs très riches en PEG hydrophile en comparaison aux NPs peu PEGylées. A l'inverse sur peau lésée, les NPs hydrophobes et négativement chargées de PLA seul ont permis la meilleure absorption du cholécalciférol. D'une part, la dynamique de la structure des NPs très PEGylées a permis une meilleure mouillabilité de la peau et une possible extraction de lipides cutanés, pouvant faciliter l'absorption sur peau intacte. D'autre part, la composition de la peau a conditionné la structure des NPs, puisque, sur peau lésée, les espèces ioniques libérées de la peau ont déstabilisé les NPs peu ou non PEGylées. Par adhésion à la surface de la peau, les agrégats de PLA ont pu ainsi faciliter l'absorption sur peau lésée.Lors du développement de formulations de NPs, leur composition chimique est donc à optimiser selon l'état pathologique de la peau
The design of clinically efficient polymeric nanoparticles (NPs) for skin drug delivery is based on the understanding of the influence of NPs chemical composition on their interactions with the skin tissue, notably the pathological skin. The aim of this work was to determine the influence of the hydrophilic component of polymeric NPs on the delivery of a lipophilic model drug (cholecalciferol).It was noticed that the polymeric hydrophilic composition of amphiphilic PLA-based NPs conditioned the NPs physico-chemical properties, notably in terms of size, surface properties, structure and drug protection. With regard to absorption into intact skin, the hydrophilic composition of 100 nm NPs had little impact. Only a slightly greater skin absorption was obtained from NPs with high hydrophilic PEG content compared to weakly PEGylated NPs. On the contrary in impaired skin, hydrophobic and negatively charged non-PEGylated NPs (PLA NPs) provided the best drug absorption. On the one hand, the dynamic structure of highly PEGylated NPs providing better skin wettability and potential skin lipids extraction may have contributed for increased absorption in intact skin. On the other hand, skin condition altered the NPs structure since it was observed that a non-negligible quantity of ionic species was released from impaired skin, triggering the destabilization of weakly or non-PEGylated charged NPs. However, only PLA aggregates sedimented/adhered onto the skin surface, which could have facilitated absorption in impaired skin. The polymeric hydrophilic composition of NPs and the pathological skin condition are therefore essential points to consider when designing nanoformulations

Les nanomatériaux sont de plus en plus utilisés dans de nombreux secteurs industriels et dans des produits de consommation courante, mais leurs effets sanitaires et environnementaux ne sont toujours pas bien compris. Ce travail de thèse a été réalisé dans le but d'étudier les relations entre les caractéristiques physico-chimiques des nanoparticules (NP) de noir de carbone (NC), de dioxyde de titane (TiOi) et d'or (Au) et leurs effets toxiques, en particulier au niveau de l'appareil respiratoire, voie entrée principale des nanoparticules manufacturées. Des études in vitro ont été réalisées sur des cellules épithéliales bronchiques humaines (cultures primaires et la lignée bronchique humaine 16HBE14o-) alors que, dans les études in vivo, des modèles de souris BALB/c chez lesquelles on a induit l'asthme et la sensibilisation dermique par le diisocyanate, ont été utilisées. Les études in vitro et in vivo ont montré que les NPs sont facilement internalisées par les cellules épithéliales bronchiques ainsi que par les macrophages alvéolaires. Cette internalisation est dépendante de la dose et de la taille dans le cas des cellules épithéliales et un pourcentage plus élevé de macrophages avec des NPs internalisées a été noté dans le cas d'animaux sensibilisés au diisocyanate. Une translocation des NP d'or a été observée après une exposition oropharyngée. Les NPs produisent des espèces activées de l'oxygène (EAO) en condition acellulaire selon la nature chimique, la surface spécifique et la taille des NPs (avec les NC plus réactif que le TiO₂), de plus le type d'EAO intracellulaire produit dépend aussi de la nature chimique des NPs. Les voies d'apoptose induites dépendent de la nature chimique des NPs puisque le NC induit l'apoptose par une voie mitochondriale dépendante des EAO alors que le TiO₂ induit l'apoptose par la voie lysosomale et une peroxydation lipidique. La réponse transcriptomique globale évaluée par microarray, montre que des fonctions biologiques diverses sont induites par le NC et le TiO₂ impliquant de nombreux gènes. Les effets proinflammatoires, dans les cellules épithéliales bronchiques en culture, dépendent de la surface de la particule et se traduisent par l'expression des mARN de plusieurs cytokines ainsi qu'à la sécrétion de GM-CSF, IL-6 et TNFoc. Dans des conditions in vivo, les NPs modulent sensiblement les réponses inflammatoires et l'hyperréactivité bronchique induites par le diisocyanate. Le LLNA a révélé un effet adjuvant du TiO₂ et de l'or à de faibles concentrations. En conclusion, nos résultats montrent l'importance de la surface des particules primaires, de la nature chimique et de la taille dans les effets proinflammatoires, oxydatifs et pro-apoptotiques induits par les NPs. De plus, elles montrent un effet adjuvant dans les souris BALB/c
Nanomaterials are gaining increasing utilizations in every sector of life but their health and environmental effects are still lacking complete understanding. The present study was designed to investigate the role of carbon black (CB), titanium dioxide (TiO₂) and gold (Au) nanoparticle (NP) physicochemical characteristics in the toxic effects on the respiratory System. In vitro studies were done on bronchial epithelial cells (primary as well as 16HBE14o- cell Une) while in vivo studies on diisocyanate induced asthma and dermal sensitization were performed using BALB/c mice. Both in vitro and in vivo results indicated that NPs are readily internalized by bronchial epithelial cells as well as by alveolar macrophages. This internalization was dose and NP size dependent in case of epithelial cells and a higher percentage of macrophages with engulfed NPs was noted in case of chemical sensitized animals. Translocation of Au NPs was observed after oropharyngeal exposure and targeting of distinct organs was noted in case of inflammation. Reactive oxygen species (ROS) production by NPs under cell free conditions depend upon the chemical nature, surface area anc size of the NPs (with CB being more reactive than TiO₂) while the type of intracellular ROS produced also depends upon the chemical nature of NPs. NPs induced apoptotic pathways depend upon the chemical nature of NPs as CB NPs induced apoptosis through a ROS dependent mitochondrial pathway while TiO₂ induced apoptosis through lysosomal pathway and lipid peroxidation. The global transcriptome response evaluated by microarray showed that different biological fonctions are induced by CB and TiO2 NPs involving different genes. NPs showed strong primary particle surface area dependent proinflammatory effects in bronchial epithelial cells under in vitro conditions leading to mRNA expression and secretion of GM-CSF, IL-6 and TNFa whereas under in vivo conditions NPs significantly modulated the asthmatic and inflammatory responses induced by diisocyanates. The LLNA revealed adjuvant effect of Au and TiO₂ NPs at low concentrations. In conclusion our results demonstrate the significance of primary particle surface area, chemical nature and size in proinflammatory, oxidative and apoptotic effects of NPs

Les arylamine TV-acétyltransférases (NATs) sont des enzymes du métabolisme des xénobiotiques (polluants médicaments. . . ) qui jouent un rôle majeur dans la detoxication et/ou la bioactivation des aminés aromatiques composés parmi lesquels figurent de nombreux cancérogènes. Nous avons étudié l'effet des nanoparticules (NPs) de Noir de carbone sur la capacité de biotransformation d'aminés aromatiques cancérogènes par l'enzyme NATl humaine. Ces NPs sont décrites comme potentiellement toxiques et l'exposition à celles-ci peut se faire de manière concomitante à des aminés aromatiques par exemple dans le cadre d'activités professionnelles (industrie du caoutchouc). Les résultats obtenus indiquent que l'incubation de l'enzyme NATl avec les NPs entraine une inhibition dose-dépendante de l'acétylation des aminés aromatiques. Des analyses cinétiques et des expériences d'ultracentrifugation indiquent que l'enzyme s'adsorbe rapidement sur les NPs conduisant à son inhibition. De plus, des expériences de dichroïsme circulaire mettent en évidence que l'interaction entre les NPs et l'enzyme conduit à un changement de sa structure secondaire vraisemblablement responsable de son inhibition irréversible. Enfin, l'exposition aux NPs de cellules épithéliales pulmonaires en culture conduit à l'inhibition de l'enzyme endogène et à une altération de la capacite d'acétylation des aminés aromatiques par les cellules. L'ensemble de ces données suggèrent que l'exposition à certaines NPs est susceptible d'altérer le métabolisme de polluants aromatiques et de contribuer ainsi à en accroître le potentiel toxique
Arylamine N-acetyltranferases (NATs) are xenobiotic metabolizing enzymes that play a major role in the detoxication and/or the bioactivation of aromatic amines some of which are carcinogenic. We have studied the effects of carbon black nanoparticles (NPs) on the biotransformation of carcinogenic aromatic amines by the human NATl. These NPs are potentially toxic and they co-exist with AAs in professional environment such as the rubber industry. The results obtained in this study show that the incubation of recombinant human NATl with increasing concentrations of NPs lead to the dose dependant inhibition of the biotransformation activity of the enzyme. Kinetic analysis and ultracentrifugation assays point out that the enzyme is rapidly adsorbed on the NPs leading to its irreversible inhibition Furthermore, circular dichroïsm data highlighted that NP-NAT1 interaction induce changes in the secondary structure of the enzyme probably responsible for its irreversible inhibition. Finally, the exposition by NPs of pulmonary epithelial cells in culture leads to the inhibition of the endogenous enzyme and to the alteration of the cell dependant acetylation of aromatic amines. Overall the results suggest that the exposition by NPs may alter the metabolism of aromatic pollutants and may contribute to the increase in NP potential toxicity

L'émission dans l'atmosphère de nanoparticules issues des transports préoccupe la communauté scientifique à cause de leurs impacts probables sur le changement climatique. La compréhension de l'effet de ces émissions sur l'environnement reste faible principalement à cause du manque de données expérimentales sur la caractérisation de ces nanoparticules. Ce travail est axé sur les propriétés physico-chimiques des nanoparticules de combustion et sur leur interaction avec l'eau. L'hydroscopicité est l'un des paramètres déterminants liés à la formation des noyaux de condensation des nuages (NCN). Les données expérimentales montrent des différences dans la microstructure, la composition chimique et la morphologie des suies de laboratoire et des résidus émis par les transports. Les quantités d'eau absorbées sur la suie de chambre de combustion de moteur d'avion et sur les résidus issus de la combustion de fioul lourd et de diesel sont bien plus importantes que sur les suies de laboratoire. Nous pouvons ainsi supposer que ces particules agissent comme des noyaux actifs dans la formation des NCN
Transport emission of nanoparticles into atmosphere is of major interest because of its possible effect on climate changes. The understanding of the potential environmental effect of the aviation and ship emission is still poor maintly because of the lack in the experimental characterization of these nanoparticules. The present work focuses on physico-chemical properties of combustion nanoparticles and their interaction with water. Hygroscopicity is on of the key parameters that are related to could condensation nuclei (CCN) activity and the environnemental effect. Experimental data show differences in the microstructure, elemental composition residuals coming from marine transport emitted residuals. Water uptake on combustion residuals coming from marine transport and aviation is higher than for laboratory-produced samples. We can therfore guess that these particules act as active CCN in the atmosphere

Ce travail de thèse a concerné l'étude du comportement de nanoparticules d'électrocatalyseurs à base de Pt et Co déposées sur carbone de grande aire développée (Pt/C, PtCo/C et Pt3Co/C) en conditions représentative d'un fonctionnement à la cathode d'une pile à combustible à membrane échangeuse de protons. Dans une première phase, des électrodes modèles de ces matériaux ont été préparées sur des embouts de carbone vitreux compatibles avec une utilisation en montage d'électrode à disque tournant en milieu acide sulfurique, pour étudier l'évolution des performances électrochimiques (adsorption/désorption de l'hydrogène, Hupd, électrooxydation d'une monocouche de CO adsorbée à la surface du catalyseur : " CO-stripping ", cinétique d'électroréduction de l'oxygène) après cyclage accéléré de potentiel (0,1 à 0,9 V vs. RHE et 0,6 à 0,9 V vs. RHE par créneaux d'une minute à chaque potentiel). Ces mesures électrochimiques ont été complétées par des observations statistiques par microscopie électronique en transmission (TEM) et fluorescence X (X-EDS) avant/après ces vieillissements sur des prélèvements représentatifs des couches actives. Les résultats montrent que le cobalt est irréversiblement oxydé/dissous des alliages Pt-Co et que la maturation d'Ostwald advient (pour le Pt) spécialement lorsque la borne inférieure de potentiel est fixée à 0,1 V vs. RHE. Ces mesures statistiques ont été confirmées par des expériences de MET en localisation identique (ILTEM), dans lesquelles les mêmes nanoparticules sont physiquement observées avant/après électrochimie réalisée sur la grille de microscopie[1]. Dans un second temps, des vieillissements identiques ont été mis en œuvre sur les mêmes matériaux électrocatalytiques en électrolyte polymère (Nafion), plus représentatif des conditions PEMFC, par utilisation d'une ultramicroélectrode à cavité et d'une " cellule sèche " dans laquelle le seul électrolyte est le Nafion (il n'y a donc pas d'électrolyte liquide). Dans ces conditions, plus proches des conditions réelles de fonctionnement d'une PEMFC, les mécanismes de dégradations sont différents de ceux observés en présence (d'excès) d'électrolyte liquide, parce que (entre autre), les ions Pt2+ formés à haut potentiel sont piégés dans le ionomère et donc plus faciles à redéposer sur les nanoparticules restantes. Le changement de morphologie (et composition) des nanoparticules de Pt/C (et Pt-Co/C) n'est donc pas identique en milieu H2SO4 et en milieu Nafion, ce qui montre que les tests réalisés en condition de laboratoire (en électrolyte liquide) ne sont pas forcément représentatifs de ce qui advient en PEMFC. Par extension, cette cellule sèche a été mise en œuvre pour mesurer les propriétés électrocatalytiques des différents électrocatalyseurs et, une fois encore, le milieu électrolyte liquide ne rend pas compte des performances observées en milieu " polymère ". Ces mesures ont été complétées par des observations statistiques en MET. Enfin, et il s'agit d'une innovation conséquente propre à ce travail, la méthode ILTEM a été employée pour des grilles de microscopie (supportant les électrocatalyseurs) n'ayant été utilisées qu'en interface avec un électrolyte polymère. Cela a permis de confirmer de manière quantitative et sur les mêmes grains de carbone / nanoparticules de Pt (ou Pt-Co) que les dégradations observées en milieu électrolyte liquide ne rendent pas compte de celles advenant en milieu polymère, la présence d'eau liquide jouant un rôle déterminant dans le premier cas (dissolution des espèces Pt2+/Co2+, oxydation du carbone, etc.).

La réponse optique des petites particules de métaux nobles (Au, Ag, Cu) se manifeste essentiellement par une bande de résonance plasmon de surface dont la position et la largeur dépendent notamment de la taille des agrégats et du milieu environnant. Ce travail présente l'étude des propriétés optiques d'agrégats mixtes AuM (M=Ag, Ni, Co et Pt) de 1,5 à 6 nm de diamètre, en matrice d'alumine. La technique de préparation des films minces de nanoparticules en matrice d'alumine ainsi que les différentes techniques de caractérisation et d'étude de leurs propriétés optiques sont présentées d'abord. Puis les modèles théoriques qui permettent d'interpréter ces propriétés sont introduits : un modèle semi-quantique, mettant en évidence l'influence des électrons de cœur, de la matrice et de sa porosité, mais qui n'est pas adapté à tous les systèmes; un modèle classique dans les autres cas. L'influence de la taille et de la composition des agrégats mixtes or-argent est étudiée ensuite. Les spectres d'absorption montrent une résonance plasmon de surface intermédiaire par rapport à l'argent et l'or purs, et le blue-shift observé quand la taille diminue est d'autant plus important que la proportion d'or est grande. Ces résultats expérimentaux sont comparés avec ceux d'un calcul semi-quantique, en utilisant deux modèles pour la fonction diélectrique du mélange AuAg. Il semble que ces agrégats forment plutôt des alliages. Enfin, les systèmes NiAg et CoAg forment des " core-shell " : un cœur de nickel ou de cobalt, entouré d'argent et leurs spectres d'absorption présentent une bande plasmon de surface conformément aux prévisions théoriques classiques. A l'inverse, les agrégats (PtxAg1-x)n présentent expérimentalement une résonance plasmon de surface très fortement atténuée, contrairement aux prévisions classiques si l'agrégat est sous forme " core-shell " ou a une structure pour laquelle la fonction diélectrique dépend simplement de celles de ses constituants.

Le procédé de synthèse par arc électrique ou plasma quasi-thermique est l'un des plus usités pour la production de nanomatériaux. L'étude des phénomènes physico-chimiques sous-jacents peut être réalisée au moyen de modèles collisionnels-radiatifs, pour décrire plus finement la composition chimique en s'appuyant sur les lois de conservation du nombre de particules dans le plasma, et accéder ensuite aux propriétés thermiques. Ces modèles fournissent une description réaliste de la chimie induite par les arcs et permettent de prendre en compte les éventuels écarts à l'équilibre thermodynamique local. C'est dans ce contexte que se situe ce travail, relatif au développement des outils numériques multi-températures pour, prédire la composition chimique du mélange Ar-He-N2 en présence de carbone, nickel et yttrium provenant de l'ablation des électrodes, employé expérimentalement pour la synthèse de nanoparticules de carbone, et élaborer une base de données spectroscopiques permettant de décrire les phénomènes radiatifs dans des mélanges composés de l'azote et du carbone, notamment la détermination des spectres en émission des deux systèmes C2 Swan et CN Violet fréquemment observés et utiles pour la caractérisation et le diagnostic des arcs : détermination des températures de rotation et de vibration
The electric arc process or the quasi-thermal plasma is one of the most used to produce nanomaterials. The study of the physicochemical phenomena underlaying arcs can be achieved by means of collisional-radiative models to thoroughly describe the chemical composition with the use of the particles number conservation law in the plasma. This method allows a straightforward calculation of thermal properties. These models provide a realistic description of the arc-induced chemistry and allow better understanding of the deviations from local thermodynamic equilibrium. It is in this context that the present work is clearly situated, relating to develop multi-temperature numerical tools able to predict, the chemical composition of Ar-He-N2 mixtures in the presence of carbon, nickel and yttrium removal from electrodes, experimentally used for carbon nanotubes synthesis, and determine the radiative proprieties such as the emission spectra of the C2 Swan and the CN Violet systems frequently observed in nitrogen and carbon containing mixtures and useful for arc characterization and diagnostics : the determination of the rotational and the vibrational temperatures

L’oxyde de graphène est un nanomatériau prometteur grâce à ses caractéristiques physicochimiques. Cependant, jusqu’à aujourd’hui, sa composition exacte reste encore inconnue. Ceci est dû à la complexité et au caractère non-stoechiométrique de ce matériau. Nous avons commencé par étudier sa composition de surface et sa réactivité. Nous avons utilisé des échantillons synthétisés de manière différente pour explorer la relation entre la méthode de synthèse et la composition de surface. En outre, nous avons préparé un dérivé fonctionnalisé avec un agent chélatant de radionucléides pour étudier sa biodistribution et l’impact de la taille latérale.Par la suite, nous avons essayé plusieurs stratégies de multi-fonctionnalisation. L’avantage est de pouvoir combiner différentes propriétés. Nous avons observé que, souvent après la fonctionnalisation, la dispersabilité de l’oxyde de graphène diminue. Ainsi, nous avons développé un échantillon fonctionnalisé par un polymère soluble dans l’eau. Enfin, nous avons exploré et amélioré les méthodes de caractérisation de l’oxyde de graphène. Une caractérisation approfondie par différentes techniques est fondamentale pour comprendre les modifications que le matériau a subies
Graphene oxide is a promising nanomaterial thanks to its physicochemical characteristics. However, until today its exact composition remains still unknown. This is due to the complexity and non-stoichiometric character of this material.We started by investigating the surface composition of graphene oxide and its reactivity. We used differently synthesized samples to explore the relationship between the synthesis method and the surface composition. Furthermore, we functionalized graphene oxide with a chelating agent of radionuclides to study its biodistribution, and the impact of the lateral size. Afterwards, we tried different strategies for multifunctionalization with the aim to combine different properties. We observed that the dispersibility of graphene oxide often decreased after functionalization. Thus, we developed a highly water-stable graphene oxide sample by grafting awater-soluble polymer on its surface. Finally, we explored and improved the characterization methods for graphene oxide. Athorough investigation using different characterization techniques is fundamental to understand the modifications that the material underwent

Afin de caractériser la nature et le rôle des particules fines et colloïdales (PFC) dans les milieux de subsurface, le suivi dans le temps des PFC contenues à la fois dans les retombées atmosphériques et dans les eaux d'infiltration et la détermination des facteurs contrôlant la distribution et l'évolution des PFC dans l'environnement a été réalisée. La démarche utilisée est basée essentiellement sur des observations in situ et consiste à prélever mensuellement, sur le terrain, les PFC contenues dans les retombées atmosphériques et dans les eaux d'infiltration d'un sol. L'étude en MET/EDX des PFC individuelles à permis de réaliser une caractérisation typologique et physico-chimiques et d'étudier leur abondance et leur réactivité face aux contaminants. Par ailleurs, la connaissance des paramètres environnementaux de chacun des sites et l'étude statistique détaillée de l'évolution de PFC a permis de proposer un modèle conceptuel de la l'évolution dynamique (distribution, réactivité) des PFC dans les environnements considérés. Les résultats obtenus en microscopie montrent que la très grande majorité des particules ont un diamètre inférieur à 0,45 µm. L'étude systématique au MET et à l'EDX des échantillons a permis de caractériser les particules présentes et de différencier plusieurs types récurrents dans des contextes environnementaux distincts, ainsi les PFC sont, (i) minérales et constituées par des argiles plus ou moins altérées, des oxy-hydroxydes et des sels (sulfures, chlorures) avec la présence ponctuelle de carbonates et de tectosilicates, ou (ii) organiques et constituées par des bactéries ou de la matière organique non-vivante (exsudats de bactérie et matière organique dégradée), ou encore (iii) des associations mixtes de particules organiques et minérales formant des micro-agrégats organo-minéraux. Au-delà de l'étude typologique, la caractérisation des propriétés physico-chimiques des différents types de PFC a permis d'en identifier les sources, l'abondance et la réactivité. L'étude de la distribution au cours du temps des PFC des retombées atmosphériques et la connaissances des facteurs environnementaux sur les deux sites étudiés a permis de mettre en évidence les facteurs clefs contrôlant la distribution des PFC. Ainsi, il apparaît, dans un premier temps, que l'intensité et la hauteur de pluie sont les facteurs principaux mis en jeu. Cependant, la localisation et le mode d'occupation des sols influent également en modifiant, en amont, les sources de PFC et en aval l'action de la pluie. En effet, si l'étude de la dynamique des PFC des retombées atmosphériques sur les deux sites montre une influence très nette de la pluie, les deux sites montrent une réponse différente. L'acteur majeur contrôlant les dépôts de PFC est la pluie, modifié par la présence de couvert végétal qui induit un enrichissement en éléments et l'agrégation des PFC sur les feuilles. L'acteur majeur contrôlant les PFC dans les eaux d'infiltration du sol étudié est la dynamique hydrique du sol et donc les fluctuations de son état de saturation en fonction de la profondeur considérée et de la pluviosité. Enfin, ce travail permet de souligner trois résultats importants que sont : la mise au point d'une méthodologie efficace, la mise en évidence d'un vecteur de contaminants essentiel et souvent négligé que sont les bactéries, via les observations in situ et des expériences en laboratoire et l'importance des mécanismes d'agrégation dans le transport des PFC.

Orientador: Lourenço Correr Sobrinho
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba
Made available in DSpace on 2018-08-12T22:17:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_RafaelRattode_D.pdf: 3063279 bytes, checksum: c97e74bafe910eaf9a62355e1364e95d (MD5) Previous issue date: 2009
Resumo: Neste estudo foi avaliado o efeito da adição de nanopartículas poliméricas reticuladas (nanogéis) em resinas e compósitos odontológicos baseados em dimetacrilatos na contração volumétrica de polimerização. As partículas poliméricas foram sintetizadas utilizando mistura dos monômeros uretano dimetacrilato e isobornil metacrilato (razão 30:70 mol%) dissolvidos em tolueno, utilizando 2-mercaptoetanol como agente de transferência de cadeia (ATC). Metade dos nanogéis foi utilizada como sintetizada (partículas não-reativas), enquanto para a outra metade (nanogéis reativos) foi realizado processo de fixação de grupamentos metacrilato nas moléculas utilizando as hidroxilas do ATC. Trietileno glicol dimetacrilato (TEGDMA) foi utilizado como monômero base, sendo a ele adicionado nanogéis nas seguintes concentrações: 5, 10, 20, 30 ou 40% em peso. Além das resinas modificadas, compósitos foram obtidos pela incorporação de 70% em peso de partículas de vidro de bário às resinas. TEGDMA não-modificado foi utilizado como controle. O tamanho e distribuição das partículas poliméricas foram avaliados por análise de espalhamento dinâmico de luz. A contração volumétrica foi mensurada utilizando linômetro (resinas) e dilatômetro de mercúrio (compósitos). A cinética de conversão foi avaliada por espectroscopia de infravermelho próximo. A viscosidade das resinas foi mensurada em viscosímetro, enquanto a consistência dos compósitos avaliada utilizando máquina de ensaios mecânicos. As propriedades mecânicas dos materiais (resistência à flexão, módulo de elasticidade e trabalho de fratura) foram avaliadas em teste de flexão de três pontos. O índice de refração dos monômeros e a translucidez dos polímeros foram também avaliados. Análises de Variância de 1 fator (compósitos) ou 2 fatores (resinas) foram realizadas, seguidas do teste post-hoc de Student-Newman-Keuls (P < 0,05). O tamanho das partículas variou entre 20 e 210 nm. Redução linear da contração foi observada com aumento da fração de nanogel, com reduções de até 43% em volume para resinas e até 26% para compósitos. Não foram verificadas diferenças significativas na cinética de conversão. A adição de nanogéis aumentou gradualmente a viscosidade das resinas e a consistência dos compósitos. Entretanto, foi possível incorporar altas quantidades de partículas inorgânicas (> 75% em peso) mesmo nas resinas contendo 40% de nanogel. A incorporação de altas quantidades de nanogéis não-reativos reduziu a resistência à flexão e o trabalho de fratura das resinas, enquanto o uso de partículas reativas não afetou as propriedades de flexão. Índices de refração das resinas e opacidade dos compósitos aumentaram com a adição de nanogéis. Em conclusão, a incorporação de nanopartículas poliméricas reticuladas reativas como aditivos em resinas e compósitos odontológicos experimentais reduziu a contração volumétrica gradualmente na medida em que a fração de nanogel incorporada foi aumentada sem afetar negativamente as propriedades dos materiais.
Abstract: In this study the effect of adding polymeric crosslinked nanoparticles (nanogels) to dimethacrylate-based dental resins and composites on the volumetric polymerization shrinkage was evaluated. The polymeric particles were synthesized using a mixture of the monomers urethane dimethacrylate and isobornyl methacrylate (30:70 mol% ratio) dissolved in toluene, using 2- mercaptoethanol as chain transfer agent (CTA). Half of the nanogels was used as synthesized (non-reactive particles), while for the other half (reactive nanogels) a process for fixing methacrylate groups to the molecules was carried out using the hydroxyls of the CTA. Triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) was used as base monomer and loaded with nanogel at the following concentration: 5, 10, 20, 30 or 40 wt%. In addition to the modified resins, composites were obtained by incorporating 70 wt% of barium glass fillers to the resins. Unmodified TEGDMA was used as control. The size and distribution of the polymeric particles was evaluated by dynamic light scattering analysis. Volumetric shrinkage was measured using a linometer (resins) and mercury dilatometer (composites). Conversion kinetics was evaluated by near infrared spectroscopy. Viscosity of the resins was measured using a viscometer, while the consistency of the composites evaluated using a mechanical testing machine. Mechanical properties of the materials (flexural strength, flexural modulus and work of fracture) were measured in the three-point bending mode. Refractive indices of the resins and translucency of the polymers were also evaluated. One-way (composites) or Twoway (resins) Analyses of Variance were carried out, followed by Student- Newman-Keuls' post-hoc test (P < 0.05). The size of the particles ranged between 20 and 210 nm. A linear decrease in shrinkage was observed with increased nanogel fraction, with reductions up to 43 vol% for resins and up to 26 vol% for composites. No substantial differences in conversion kinetics were observed. The addition of nanogels gradually increased the viscosity of the resins and consistency of the composites. However, it was possible to incorporate high amounts of inorganic filler (> 75 wt%) even for resins containing 40 wt% of nanogel. Incorporation of high amounts of non-reactive nanogels decreased flexural strength and work of fracture of the resins, while the use of reactive particles did not affect the flexural properties. Refractive indices of the resins and opacity of the polymers were increased with addition of nanogels. In conclusion, the incorporation of reactive polymeric crosslinked nanoparticles as additives in experimental dental resins and composites reduced volumetric shrinkage associated with increasing nanogel fraction without negatively affecting the properties of the materials.
Doutorado
Doutor em Materiais Dentários

Ces études ont pour objectif la mise en œuvre de bi-matériaux constitués d'une phase catalytique active vis-à-vis de divers gaz (méthane), et d'une phase ferroélectrique-piézoélectrique sensible aux modifications de la phase catalytique (ou absorbante). Les phases catalytiques de base sont le dioxyde de cérium CeO2 et le cérate de baryum BaCeO3. Le système « oxyde de lanthane-hydroxycarbonate » La2O3 - La(OH)x (CO3)y a de même été étudié comme phase catalytique potentielle : son intérêt réside dans sa composition, variable en fonction de la température de travail. La phase piézoélectrique choisie est la langasite La3Ga5SiO14 qui présente l'avantage de rester piézoélectrique au-dessus de 1000°C, et peut donc être utilisée dans des systèmes catalytiques à des températures élevées (600°C). Dans une première partie nous présentons une étude bibliographique des enjeux environnementaux de la réalisation de nouveaux capteurs de gaz, notamment fonctionnant selon le principe de perturbation d'ondes acoustiques de surface. Une revue des travaux existants est développée. Les diverses techniques utilisées sont rassemblées dans un chapitre spécifique (méthodes de synthèses, diffraction de rayons X, spectroscopie infrarouge, microscopies électroniques, mesures électriques) .Les synthèses et caractérisations des phases (CeO2, BaCeO3, La2O3 ...) développées en tant que phases catalytiques optimisées sont détaillées dans une première étape. Certaines phases ont été obtenues sous des formes nanostructurées, performantes d'un point de vue conversion de CH4 en CO2. Les comportements lors de décompositions thermiques de l'hydroxycarbonate de lanthane ont été étudiés par analyses thermiques, spectroscopie infrarouge et mesures d'impédances électriques. La phase piézoélectrique La3Ga5SiO14 (langasite) a été synthétisée selon diverses approches nouvelles (réaction solide, sol-gel) : la synthèse est difficile, car, selon divers auteurs, ce composé est caractérisé par une fusion incongruente. La phase polycristalline obtenue après divers cycles thermiques atteint en fait une haute pureté apparente. La vérification de la qualité cristalline a été réalisée par un affinement structural (Rietveld) qui a permis de confirmer la qualité de la phase obtenue. Les coordonnées atomiques affinées à partir de diagrammes de diffraction de rayons X sont très proches de celles figurant dans la littérature pour un monocristal. Des études par spectroscopie IRTF et mesures électriques ont de même été réalisées. Enfin des couches minces de langasite, de lanthane et d'oxycarbonate de lanthane ont été obtenues à partir de voies sol-gel suivies de dépôt par spin-coating (et cela pour la première fois). Des bicouches langasite/lanthane sur substrat silicium ont été obtenues avec une bonne cohésion d'ensemble. Ces premières bicouches feront l'objet d'études ultérieures approfondies

Les catalyseurs Pt-Rh supportés ont montré des propriétés intéressantes en ouverture sélective des naphtènes. Les performances catalytiques de ces catalyseurs dépendent, entre autres, de l'interaction entre le rhodium et le platine. L'objectif de ces travaux portait sur l'étude de l'influence de la méthode de préparation sur les interactions Pt-Rh. Dans ce but, plusieurs voies reposant sur des stratégies de synthèse différentes ont été sélectionnées, des plus classiques, comme l'imprégnation, aux plus sophistiquées, comme la modification d'un catalyseur monométallique parent par ajout d'un second métal par réaction de surface, la formation des particules Pt-Rh au sein de microémulsion ou de microsuspension ou encore la réduction des précurseurs métalliques assistée par radiolyse. Les catalyseurs ont été caractérisés par diverses techniques telles que la chimisorption d'hydrogène, la microscopie électronique en transmission, la réduction en température programmée, l'adsorption de molécules sondes (CO ou NO puis CO) suivie par infrarouge ou encore par réactions modèles. Ces caractérisations ont permis de mettre en évidence que (i) les imprégnations classiques ou assistées par radiolyse mènent à un mélange de particules monométalliques et bimétalliques, (ii) les méthodes de modification de surface permettent le dépôt du second métal sur les sites spécifiques des particules métalliques préformées, (iii) la synthèse des particules métalliques en microsuspension ou microémulsion permet également l'obtention de particules bimétalliques, mais avec la présence d'alliages Pt-Rh de surface
Pt-Rh supported catalysts have demonstrated interesting properties in selective ring opening of naphthenic molecules. Their catalytic performances depend on several properties like platinum-rhodium interaction. The aim of this work was to study the influence of the preparation method on Pt-Rh interactions. For this purpose, several preparation ways were selected, from the most classical ones, such as impregnation, to more sophisticated ways such as (1) surface modification of monometallic catalyst by addition of a second metal (surface reactions), (2) formation of Pt-Rh particles in microemulsion or in microsuspension, or (3) impregnation assisted by radiolysis. Catalysts were characterized by various techniques such as hydrogen chemisorption, transmission electron microscopy, temperature programmed reduction, adsorption of probe molecules (CO or NO then CO) followed by infrared spectroscopy, or model reactions.These characterizations allowed demonstrating that (i) the classical impregnation or the one assisted by radiolysis leads to monometallic and bimetallic particles, (ii) metal deposition on specific sites of preformed metallic particles can be obtained by surface modification of monometallic catalysts, (iii) the synthesis of metallic particles in microemulsion or microsuspension yields bimetallic entities with Pt-Rh alloy at the particle surface

La contaminación es un cambio indeseable en las características generales y específicas del ambiente; puede ser física, química o biológica y tener lugar en el aire, agua y suelo, y evidenciarse en la flora y fauna; puede influir de manera diversa en la salud y las actividades del ser humano y los organismos vivos, además de deteriorar el entorno y provocar su desequilibrio. Es por tanto, importante implementar medidas para que el impacto nocivo al medio ambiente sea minimizado, aunque lo deseable es que sea nulo. Los metales pesados se encuentran entre los contaminantes más importantes de aguas superficiales y subterráneas. Son elementos extremadamente tóxicos, los cuales pueden dañar seriamente a la flora y fauna, causando serios trastornos a los ecosistemas. Por lo que la pronta detección y eliminación de estos contaminantes de aguas residuales es importante para proteger la salud de los organismos vivos, así como del ser humano. Se han utilizado técnicas para la detección de métales pesados en las que se involucran técnicas analíticas y métodos espectrofotométricos que utilizan cromóforos. La mayoría de estos cromóforos son solubles en compuestos orgánicos, lo que limita su aplicación. Por lo que el uso de una técnica de detección visual sería relevante. Actualmente, los materiales metálicos nanoestructurados, y en particular las nanopartículas de metales nobles (oro y plata) presentan características óptimas para poder emplearse como materiales funcionales con propiedades fisicoquímicas excelentes para catalizar y detectar iones metálicos u otras substancias orgánicas e inorgánicas que contaminan los mantos acuíferos. Es por ello que en este trabajo de investigación, se propone utilizar nanopartículas de oro y plata en fase líquida, obtenidas por bio-síntesis para la detección de iones metálicos tóxicos de soluciones acuosas (sensores colorimétricos y por resonancia plasmonica superficial). Así como las nanopartículas soportadas en un sustrato celulósico, obteniendo un sensor sólido de fácil y rápida aplicación para la detección de metales en soluciones acuosas.
Nanopartículas de plata y oro (AgNPs y AuNPs) fueron sintetizadas usando una metodología de un solo paso, rápida y completamente verde utilizando extractos acuosos de Camellia sinensis (Té verde) y Cirus paradisi (toronja), estos dos extractos sirven tanto para la reducción de los iones metálicos como para la protección de las nanopartículas obtenidas. Los iones Ag y Au fueron reducidos por el extracto acuoso formando nanopartículas estables, esto se confirma por medio del plasmon de resonancia superficial el cual presenta picos centrados en 396 nm y 544 nm respectivamente. La morfología, tamaño y estructura cristalina fue determinada utilizando microscopia electrónica de transmisión (MET). Ademas, estas nanopartículas presentan buenas propiedades como sensores de iones metálicos. En el caso de las AgNPs los iones detectados fueron Cu2+ y Pb2+, mientras que las AuNPs detectan Pb2+, Ca2+, Hg2+, Zn2+ y Cu2+, estos sistemas tienen buena sensibilidad. Los tres métodos que se utilizaron fueron: el colorimétrico, el de PRSL y por último el de fluorescencia.

Abstract The synthesis of nanoparticles of metallic silver and hematite supported on calcite by microwaves, forms a mesoporous material with an average diameter of 17.97 nm and a surface area of 1.4 m2 / g, the silver nanoparticles are hemispherical with a size between 10 and 20 nm in diameter and hematite nanoparticles less than 5nm. This material has a synergistic effect when placing 10mg of the composition in aqueous solution containing 10mg / L of lead, arsenic and mercury; these are eliminated 100%. The process of adsorption of the metals in the composition is adjusted to the kinetic model of pseudosecond order, with two active sites of adsorption.

Grâce à la production de nanoparticules lipidiques, les SELN (Synthetic Exosomes-Like Nanoparticles), mimant la composition des exosomes produits par les cellules tumorales pancréatiques humaines SOJ-6, nous avons démontré que les effets apoptotiques des exosomes naturels étaient dus aux lipides. En effet, nous avons montré que les SELN dont le rapport rafts/phospholipides est le plus élevé, interagissent avec les cellules SOJ-6 au niveau des rafts et perturbent la voie Notch. Cela conduit à la diminution de l'expression du facteur de survie Hes-1, qui est accentuée par la perte d'activité du complexe PTEN-GSK-3β. Ces dérégulations induisent l'apoptose dépendante de la mitochondrie des cellules SOJ-6, caractérisée par l'augmentation du ratio Bax/Bcl-2, l'activation de la caspase 9 et la dégradation de l'ADN. En revanche, les cellules MiaPaCa-2 résistent aux SELN, ce qui s'explique par leur caractère indifférencié. Ainsi la surexpression de marqueurs de cellules souches tels que l'ALDH et CXCR4 leur confèrent une grande résistance. Elles sont toutefois sensibles à la cyclopamine un inhibiteur de la voie Hedgehog, dont les effets sont atténués si les cellules MiaPaCa-2 sont préincubées avec les SELN, prouvant que ces cellules mettent en place des voies de survie leur permettant d'échapper à l'apoptose. Nos investigations ont montré que dans les cellules MiaPaCa-2, sous l'effet des SELN, l'activation de la voie canonique NF-кB permet d'induire la transcription du gène codant SDF-1α, seul ligand connu du récepteur CXCR4. Le facteur produit et sécrété active de manière auto et paracrine une voie de survie Akt-dépendante
It has been previously reported that exosomes released by the human pancreatic tumoral cell line SOJ-6 could induce their own apoptosis. Thanks to the production of lipid nanoparticles, SELN (Synthetic Exosomes-Like Nanoparticles) mimicking the lipid composition of natural exosomes, we have shown that lipids were responsible for the observed effects. Indeed, we showed that SELN with the higher ratio rafts/phospholipids could interact with SOJ-6 cells at the level of the rafts to perturb the Notch pathway, preferentially localized in these lipid microdomains. This induces a decreased expression of the main target of this pathway, the survival factor Hes-1. This decrease is intensified by the activation of the complex PTEN-GSK-3β. These deregulations drive cells towards the mitochondria-dependent apoptosis as shown by the increase of the ratio Bax/Bcl-2, the caspase 9 activity and the DNA fragmentation. Whereas MiaPaCa-2 cells are resistant to SELN, which is explained by their stem-like cell phenotype, contrarily to the well-differentiated SOJ-6 cell line. Although the over-expression of some stem cell markers, such as ALDH and CXCR4 is responsible for their resistance, they remain sensitive to the cyclopamine, a Hedgehog inhibitor. We found out that MiaPaCa-2 cells pre-incubation with SELN could protect them from the inhibitory effect of the cyclopamine, meaning that upon SELN incubation, a survival pathway is triggered in MiaPaCa-2 cells. So we showed that, upon SELN incubation, the canonical NF-кB pathway is activated in MiaPaCa-2 cells to promote SDF-1α expression. Once released, SDF-1α interacts with its receptor CXCR4 to activate an Akt-dependent survival pathway

La barrière hémato-encéphalique (BHE) protège le système nerveux central (SNC) des fluctuations plasmatiques des molécules endogènes, mais aussi exogènes, et notamment des molécules à potentiel thérapeutique. L’imperméabilité de la BHE est compensée par la présence de mécanismes qui assurent le transport transendothélial des nutriments nécessaires au tissu nerveux, parmi lesquels la transcytose relayée par différents récepteurs. Dans le but d’améliorer le transfert d’agents thérapeutiques à travers la BHE, nous développons des « vecteurs » qui se lient à certains de ces récepteurs. Au cours de notre thèse, nous avons développé et optimisé des modèles in vitro de BHE et barrière sang-moelle épinière (BSME) syngéniques de rats et souris, basés sur la co-culture de cellules endothéliales microvasculaires (CEMs) cérébrales (CEMCs) ou spinales (CEMSs) et d'astrocytes. Parmi les récepteurs étudiés, nous montrons que le LDLR est exprimé à la membrane plasmique apicale des CEMCs et qu’il est impliqué dans la transcytose du LDL tout en évitant le compartiment lysosomal, confirmant l’intérêt de son ciblage dans nos approches. Nous montrons que nos vecteurs, conjugués à une molécule organique ou à un cargo protéique, sont endocytés par les CEMCs de façon LDLR-dépendante, évitent le compartiment lysosomal et franchissent la monocouche de CEMCs. Nous avons également mis en place des modèles in vitro de BHE et BSME enflammés, sachant que l’inflammation des CEMs est associée à de nombreuses pathologies du SNC. Ces modèles seront utiles pour évaluer des stratégies de vectorisation ciblant préférentiellement les structures du SNC en situation pathologique
The blood-brain barrier (BBB) protects the central nervous system (CNS) from plasma fluctuations of endogenous, but also exogenous molecules, including therapeutic molecules. The BBB’s restrictive properties are compensated by the presence of different mechanisms that provide transport of nutrients across the BBB, including transcytosis of endogenous ligands mediated by receptors. Our objective is to improve drug delivery across the BBB and we developed “vectors” that target different recpetors. During our thesis we developed and optimized cellular tools and approaches, in particular syngeneic in vitro models of the BBB and blood-spinal cord barrier (BSCB) from both rat and mouse, based on the co-culture of brain (BMECs) or spinal cord (SCMECs) microvascular endothelial cells (MECs) and astrocytes. Among the receptors we studied, we show that the LDL receptor (LDLR) is expressed at the apical plasma membrane of BMECs and confirmed that it is involved in transcytosis of LDL through the vesicular compartment, while avoiding the lysosomal compartment, further establishing its interest as a target receptor. We show that our vectors conjugated to an organic molecule or to a protein cargo are endocytosed by BMECs in a LDLR-dependent manner, avoid the lysosomal compartment and cross the BMEC monolayers. Finally, we developed BBB and BSCB in vitro models in inflammatory conditions, considering that MECs inflammation is associated with many CNS lesions and pathologies. These models will be useful to better understand the inflammatory processes of CNS endothelial cells and to evaluate vectorization strategies preferentially targeting CNS structures in pathological condition