Modulation of polymersomes membrane properties : permeability and shape evolution
Modulation des propriétés de membrane des polymersomes : perméabilité et évolution de forme
Résumé
Vesicles are self-assembled structures which form closed compartments at the nanometric or micrometric scale. These synthetic objects can be used for several kinds of applications, ranging from drug delivery to nano / microreactor for confined chemical reactions. The need to precisely control the vesicle membrane permeability is common to all these applications. In this thesis, vesicles resulting from the self-assembly of amphiphilic block copolymers, namely polymersomes, were prepared and studied. For this purpose, we synthesized new amphiphilic copolymers that can self-assemble into vesicles to study the influence of macromolecular parameters on the membrane properties. The formation of polymer / lipid hybrid vesicles for the water permeability and the use of an ion carrier selective for divalent cations have been studied as different methods which should allow the tuning of the membrane permeability. Finally, the influence of the copolymer architecture, molecular weight and hydrophobic chemical nature on the shape evolution of vesicles submitted to an osmotic stress has been studied. This study, combining light and neutron scattering with electron microscopy, allowed us to establish a complete modelisation of the shape evolution trajectory.
Les vésicules sont des structures auto-assemblées formant des compartiments clos à l’échelle nanométrique ou micrométrique. Les différentes applications envisagées pour ces objets vont de la vectorisation de principes actifs à leur utilisation en tant que nano/micro-réacteur. Elles nécessitent donc un contrôle fin des propriétés de perméabilité des membranes vésiculaires. Au cours de cette thèse, des vésicules dont les membranes sont formées par des copolymères à blocs amphiphiles, vésicules appelées polymersomes, ont été formulées et étudiées. Pour répondre au mieux aux applications mentionnées, nous avons synthétisé de nouveaux copolymères amphiphiles capables de s’auto-assembler sous forme de vésicules pour étudier l’influence de l’architecture moléculaire sur les propriétés de membrane. Différentes stratégies pouvant permettre de moduler la perméabilité de ces assemblages ont ainsi été mises au point et étudiées : la formation de membranes hybrides polymère / lipide pour l’eau et l’utilisation d’un transporteur ionique pour les ions calcium. Finalement, l’influence de l’architecture macromoléculaire du copolymère sur l’évolution de forme des vésicules sous l’action d’un stress osmotique a été déterminée. Cette étude, alliant des analyses par diffusion de lumière et de neutrons ainsi que des études en microscopie électronique, a permis d’établir une modélisation complète.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)