Mouillage Specifique d'Emulsions sur Substrats Biomimetiques.

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Fattaccioli, Jacques (2006) Mouillage Specifique d'Emulsions sur Substrats Biomimetiques. Doctorat Matiere Condensee - Chimie et Organisation, ESPCI - LCMD Laboratoire Colloides et Matériaux Divisés, ESPCI.

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Résumé

Nous avons exploré la capacité des émulsions à adhérer de manière spécifique à des surfaces modèles solides et notamment la relation entre la composition des gouttes à leur interface et la formation d'un angle de contact macroscopique. Nous avons développé une méthode de fonctionnalisation covalente in-situ de l'interface liquide de gouttes d'émulsion H/E par de la biotine puis par de la streptavidine. La distribution de taille et la densité de streptavidine à la surface des gouttes sont caractérisées à l'aide d'une technique originale utilisant un cytomètre à flux. Nous avons montré que l'angle de contact et l'énergie d'adhésion croissent linéairement en fonction de la densité de biotine sur la lamelle et nous avons observé une répartition spatiale différente (disque, couronne) de la streptavidine dans la zone de contact suivant la densité totale en PEG, suggérant une transition de phase à 2D.

Table des Matières

I Adhésion Cellulaire et Modélisations
1 Adhésion Cellulaire
1.1 Adhésion et couples ligand-récepteur
1.1.1 Physico-Chimie de la reconnaissance spécifique
1.1.2 Adhésion cellulaire: Trois cas concrets
1.1.2.1 Cohésion Endothéliale
1.1.2.2 Leucocytes
1.1.2.3 Synapse immune
1.2 Couples Ligand-Récepteur
1.2.1 Constante cinétiques et énergie de liaison
1.2.2 Le couple Streptavidine-Biotine
1.3 Adhésion de surfaces par des liaisons ligand-récepteur
2 Mouillage non spécifique
2.1 Goutte posée sur un substrat
2.2 émulsions et mouillage métastable
2.2.1 Description de l'interface des gouttes
2.2.2 Film de mouillage métastable
2.2.3 Microscopie de la ligne triple
2.2.4 Zone de transition et effets de ligne
2.3 Cellules et Membranes
2.3.1 Bicouches fluides: Liposomes et Polymersomes
2.3.2 Propriétés élastiques des membranes
2.3.2.1 Tension de membrane
2.3.3 Adhésion de vésicules
2.3.3.1 étude de l'adhésion par la technique des micropipettes
2.3.3.2 étude de l'adhésion de membranes sur des substrats solides
3 Ajout de Ligands et Adhésion Spécifique
3.1 Adhésion de billes d'agarose
3.2 Adhésion Spécifique et Micropipette
3.3 Vésicules sur substrats plans
3.4 Cinétique
II Matériaux et Caractérisation
1 émulsions Fonctionnalisées
1.1 Réalisation d'émulsions monodisperses
1.2 Caractérisation des Gouttes d'émulsion en FACS
1.2.1 Généralités sur la cytométrie en flux
1.2.1.1 Présentation du cytomètre en flux
1.2.1.2 Fluidique
1.2.1.3 Optique
1.2.1.4 Histogrammes et Diagrammes de Points
1.2.2 Caractérisation d'émulsions par cytométrie en flux
1.2.2.1 Introduction
1.2.2.2 Théorie de Mie et Montage Optique
1.2.3 Exploitation des courbes
1.2.3.1 Analyse granulométrique
1.2.3.2 Analyse de la fluorescence
1.2.3.3 Suivi du vieillissement de l'émulsion
1.3 Fonctionnalisation de la surface
1.3.1 Matériaux
1.3.2 étape 1 - Liaison de la biotine: étape d'activation
1.3.3 étape 2 - Liaison de la biotine: Liaison Covalente
1.3.4 étape 3 - Fixation de la streptavidine
1.3.5 Saturation de l'interface en streptavidine
1.3.6 Densité de streptavidine sur les gouttes en fonction de la taille
1.3.7 Effet des rinçages sur la densité de streptavidine
1.3.8 Désorption de la streptavidine au stockage
1.4 Courbe finale de concentrations
2 Lamelles de verre
2.1 Fonctionnalisation des Lamelles par de la biotine
2.1.1 Protocole de fonctionnalisation
2.1.1.1 Matériaux
2.1.1.2 étape 1: Dépôt de Poly-L-Lysine sur le verre
2.1.1.3 étape 2: Fixation des polyéthylène oxyde
2.1.2 Caractérisation de la quantité de biotine en surface
2.1.2.1 Protocole de dépôt de la streptavidine
2.1.2.2 Mesure en microscopie de fluorescence
2.1.2.3 Mesure au spectrofluorimètre
2.2 Courbe finale des concentrations
III Mouillage spécifique des gouttes d'émulsion
1 Configuration de l'expérience, Matériaux et Mesures
1.1 Présentation de l'expérience
1.1.1 Chambre de mesure
1.1.2 Angle de contact: Hypothèses et Mesure
1.2 Grandeurs Observables
1.2.1 Statistique sur le rayon
1.2.2 Précision de la mesure: Tension de ligne
2 Mouillage Non Spécifique
2.1 Définition de l'expérience témoin
2.2 Effet de la force ionique, du pH et du tensioactif
3 Mouillage Spécifique
3.1 Rappels des caractéristiques des matériaux
3.2 Effet de l'adhésion spécifique sur la tension de ligne
3.3 Mouillage Spécifique: énergie et Intensité
3.4 Energie d'adhésion ε
3.4.1 Recrutement des protéines dans la zone adhérée
3.4.2 Gélification des streptavidines dans la zone adhérée
3.5 Modèle descriptif et simulation numérique
3.6 Comparaison entre le modèle et les expériences
3.7 Cinétique de croissance du rayon de contact
3.8 Taux de couverture faible
3.8.1 Effet de la densité de PEG-3400-Biotine
3.8.2 Structure de la zone de contact en couronne
3.8.3 Cinétique de formation de la zone de contact
IV Conclusion 123
V Annexes 129
A Techniques de mesure de particules colloïdales 131
A.1 Techniques de dosage biochimique de particules
A.2 Techniques de mesure de taille
A.2.1 Diffusion de la lumière: mesure moyenne
A.2.2 Field Flow Fractionation: mesure séparative
B Polyethylèneglycols 137
B.1 Modèle statistique des PEO en solution aqueuse
B.2 Modèle statistique des PEO à une interface

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