La thèse est intitulée « Modifications chimiques de polysaccharides pour l'obtention de nouveaux systèmes polymère-principe actif ». Le thème de la recherche porte sur trois axes principaux, dont l’objectif majeur est la synthèse et la caractérisation de nouveaux systèmes pour la libération contrôlée de principes actifs. Le premier chapitre traite de l’optimisation de la méthode pour préparer des émulsions stables simples inverses (eau/huile) et multiples (eau/huile/eau) à base de polysaccharides (amidon et 2-hydroxyethyle cellulose). On a étudié le processus de relargage de la caféine, l’influence de la présence d’amidon dans la phase aqueuse sur la stabilité et cinétique de libérations. Le second chapitre a pour objet l’obtention de nouveaux principes actifs à partir d’aminoacides et leur immobilisation sur polysaccharides par couplage chimique covalent. Les conjugues polymère-médicament obtenus ont été caractérisés par spectroscopie, physico-chimie. Leur activité antimicrobienne, leur toxicité in vivo, l’efficacité de l’immobilisation et la cinétique de relargage in vitro de médicaments couplés ont été étudiées. Le dernier chapitre traite de la synthèse des dérivés de chitosane avec l’anhydride maléique et l’acide acrylique, ainsi que leur utilisation dans la préparation d’hydrogels sous forme de films et de nanoparticules par copolymérisation avec le méthacrylate de 2-hydroxyethyle et l’acrylamide de N- isopropyl. Les dérivés ont été évalués par leur degré de fonctionnalisation. Les nanosystèmes ont été caractérisés par leur potentiel zêta, leur capacité de gonflement, d’adhésion et de relargage in vitro. Tous les résultats expérimentaux ont été soutenus par importantes études bibliographiques / The thesis is entitled “Chemical modifications of polysaccharides for the obtaining of new drug-polymer systems“. The topic of research includes four main working axes, diverted from the major objective to synthesize and characterize new drug delivery systems. The first chapter treats the optimization of the preparation method of stable simple W/O emulsions and multiple W/O/W emulsions, based on polysaccharides (starch and 2-hydroxyethyle cellulose). We also studied the process of caffeine release outside the multiple emulsions particles and the influence of starch in the internal aqueous phase stage upon the stability and the drug release kinetics. The second chapter studies the obtaining of new active principles from aminoacid and their immobilization on polysaccharides by covalent coupling. The new drug-polymer conjugates were characterized by spectral, physicochemical properties, antimicrobial activity, in vivo toxicity, immobilization efficiency and I vitro drug release kinetics. The last chapter treats the synthesis of the chitosan derivatives with maleic anhydride or acrylic acid, and their use in the preparation of hydrogels as film and nanoparticles by copolymerization with 2-hydroxymethacrilate or N-isopropyl acrylamide. The derivatives were evaluated by determining the degree of functionalization and by spectral methods. The nanosystems were characterized by measurements of zeta potential, swelling and adhesion capacity and membership and in vitro drug release kinetics. All experimental results were supported by important bibliographic studies

Conjugated organic polymers have attracted immense interest for use in the active layer of photovoltaic cells, electroluminescent displays and diagnostic sensors. Precise control of the chemical structure of these conjugated materials is essential to achieve better device performance and certain structural aspects which have received minimal investigation include; the nature of the end groups, the precise control of the molecular weight and the formation of novel polymer topologies. Absolute control of these factors, in particular the end groups, has the potential to further tune the electro-optical properties, eliminate charge trapping and reactive sites, and facilitate block copolymer formation. The ring opening metathesis polymerisation of highly strained cyclophanediene monomers has proven to be an advantageous route to obtain soluble poly(p-phenylenevinylene)s (PPVs). In an extension of this previous work PPVs with both a pristine polymer backbone microstructure and a range of well-defined functional end groups have been prepared. These polymers exhibited excellent degrees of functionality, relatively narrow unimodal distributions and degrees of polymerisation much higher than those attainable by alternate routes. In particular the incorporation of an α-bromoester end group directly resulted in PPVs which were effective macroinitiators in the atom transfer radical polymerisation of methyl methacrylate. The diblock copolymers prepared by this route were isolated with narrow polydispersities, unimodal distributions and were free from homopolymer impurities. This method of preparing rod-b-coil diblock copolymers, where the properties of the two segments can readily be modified, provides access to materials which are of interest for both their self-assembly ability and for the development of a much required phase diagram in this area. Cyclic PPVs are of synthetic interest both for the absence of any end groups and for an infinitely long π-conjugated backbone, both of which are expected to contribute to unique electro-optical properties. The preparation of these target polymers was investigated by the ring expansion metathesis polymerisation of the cyclophanediene monomers. The formation of purely cyclic, low molecular weight PPVs was found to be highly dependent on both the reaction conditions used and the nature of the solubilising substituents. For example the preparation of purely cyclic PPVs with alkoxy side chains was unsuccessful, however the incorporation of alkyl side chains allowed for the successful isolation of the desired cyclic polymers.

Ces travaux de recherche ont porté sur l'élaboration et la compatibilisation de mélanges de matériaux biosourcés à base d'amidon plastifié et de poly (acide lactique). La transformation de l'amidon natif en amidon plastifié est réalisable par extrusion en utilisant des plastifiants. Dans notre étude, les propriétés finales de l'amidon plastifié ont été contrôlées en faisant varier les conditions du procédé (température, temps de séjour, vitesse de rotation des vis) et du matériau (nature et teneur en plastifiant). La plastification de l'amidon par l'eau, le glycérol, le sorbitol et l'acide citrique a ainsi été étudiée. Les mélanges d'amidon plastifié et le poly (acide lactique)(PLA) ont été préparés et caractérisés dans la deuxième partie du travail. Afin d'améliorer la compatibilité de ces polymères, une voie consiste à incorporer un copolymère dans le mélange.Dans ce travail, le copolymère utilisé est un copolymère (Amylose-g-PLA) constitué d'une dorsale amylose et de greffons poly (acide lactique). Une polymérisation en trois étapes a été utilisée pour la synthèse du copolymère dans le but de contrôler la taille et le nombre de greffons de PLA. Deux types de copolymère ont été préparés : le type 1 contenant un nombre élevé de greffons de faible masse molaire et le type 2 contenant un nombre limité de greffons de haute masse molaire. L'efficacité de l'addition de ces copolymères Amylose-g-PLA dans les mélanges (PLA et amidon plastifié) est étudiée dans la dernière partie de ce travail. Une comparaison entre la morphologie et les propriétés mécaniques des mélanges préparées avec ces différents copolymères révèle l'efficacité plus élevée du copolymère de type 1 / This study dealt with the development and the compatibilization of the blends of plasticized starch and polylactic acid. The transformation of native to plasticized starch is possible by extrusion in the presence of plasticizers. In this work, the final properties of plasticized starch are controlled by changing process parameters (temperature, extrusion time, screw's rotation speed) and nature and quantity of plasticizers. Plasticization of starch by water, glycerol, sorbitol and citric acid is studied. The blends of plasticized starch and poly (lactic acid) (PLA) are prepared and characterized in the second part of this work. To improve the compatibility of the blend, one way is the addition of a copolymer to the mixture to stabilize the dispersed phase in the matrix. The copolymer used in this work (Amylose-g-PLA) is constituted of amylose backbone and poly (lactic acid) (PLA) grafts. The number and the size of the grafted chains of PLA have been controlled by a three step process polymerization. Two copolymer structures have been prepared: type1, containing high numbers of low molar weight PLA grafts and type 2, lower numbers of high molar weight PLA grafts. In the final part, efficiency of these copolymers (Amylose-g-PLA) in these blends is studied. The comparison between morphology and mechanical properties of blends prepared with these copolymers, demonstrate the higher efficiency of type1 copolymer

Cette thèse se compose de deux parties. Dans la partie I, nous avons comparé les différences entre les polymérisations en macro- et mini- émulsion. Nous avons établi un modèle de polymérisation en macro-émulsion. Ce modèle peut prédire la distribution de la taille de la chaîne radicalaire pour une classe donnée de tailles des particules. Par comparaison, nous avons établi un modèle de polymérisation en mini-émulsion. Ce modèle peut fournir la distribution des tailles des particules et l'évolution des tailles des gouttelettes. Dans la partie II, afin d'améliorer les propriétés du PP, deux types de monomères ont été utilisés pour être greffés sur PP par extrusion réactive. Ces monomères sont l'anhydride maléique MAH et le silane. Pour améliorer le degré de greffage de MAH sur PP, la montmorillonite organiquement modifiée o-MMT a été utilisée comme un nanoréacteur. Les influences des quantités de MAH et d'initiateur ont été étudiées. Afin d'améliorer le degré de greffage du silane sur PP, les conditions opératoires ont été étudiées. Toutefois, une relation simple entre les propriétés du produit et les conditions de fonctionnement n'a pas pu être trouvée. Pour obtenir le montant le plus élevé de silane greffé sur PP, et en même temps, restreindre les deux réactions secondaires, c'est à dire la polymérisation du silane et la dégradation de la PP chaîne, modèles polynomiaux ont été tentées pour décrire ce processus / This thesis consists of two parts: In Part I, the differences between macro-and mini-emulsion polymerization were compared. A model on macro-emulsion polymerization has been established. This model can predict the radical chain size distribution for a given class of particle sizes. By comparison, a model on mini-emulsion polymerization has been established. This model can provide the particle size distribution and the change of droplets size. In Part II, in order to improve the properties of PP, two kinds of monomers were used to be grafted on PP by reactive extrusion. These monomers were maleic anhydride (MAH) and silane. To improve the grafting degree of MAH on PP, organically modified montmorillonite (MMT) was used as a nanoreactor. The effects of the amounts of MAH and that of initiator were studied. In order to improve the grafting degree of silane on PP, the operating conditions were studied. However, a simple relation between the product properties and the operating conditions could not be found. To obtain the highest amount of silane grafted on PP, and meanwhile, restraining the two side reactions, i.e. the polymerization of silane and the PP chain degradation, polynomial models were attempted to describe this process

Les objectifs du travail présenté ici sont de comprendre les procédés de formulation des gouttelettes et des particules afin de faire des hybrides polymère-polymère de qualité en dispersions aqueuses et d’utiliser notre compréhension fondamentale de ces procédés pour : 1. Augmenter le taux de conversion de(s) monomère(s) autant que possible. 2. Comprendre l’impact de ces procédés sur les propriétés des films hybrides. Des cas particuliers ont été étudiés dans des conditions commercialement viables (taux de solide de 50% en masse) basés sur deux systèmes appelés alkyde-acryliques et polyuréthane-acrylique. La préparation des miniémulsions, la polymérisation en miniémulsion et la caractérisation des latex hybrides, l’incorporation chimique d’alkyde et de polyuréthane dans les monomères acryliques ont été étudiés en détails. Nous sommes parvenus à synthétiser et caractériser des latex hybrides avec de haut taux de solides (50% en masse) composés de particules de 100nm de diamètre utilisables dans des applications de revêtement et d’adhésifs / The objectives of work presented in this thesis are to understand droplet and particle formulation processes in order to make useful polymer-polymer hybrids in aqueous dispersions and use our fundamental understanding of these processes to: 1. Improve monomer conversion as much as possible. 2. Understand impact of these processes on hybrid film properties. Specific case studies of interest under commercially feasible conditions (i.e. solids content of 50wt %) were done based on two systems namely alkyd-acrylic and polyurethane-acrylic. Miniemulsification, miniemulsion polymerisation and characterisation of hybrid latex, chemical incorporation of alkyd and polyurethane to acrylic monomers were studied in detail. We have been able to successfully synthesise and characterise hybrid latex of about 100nm in particle diameter and high solids content (50wt %) to be used in coating and adhesive applications

Alors que le procédé sol-gel a été fortement étudié il existe peu d’études concernant le procédé sol-gel photoinduit. Le principe repose sur la libération in situ d’espèces acides ou basiques photogénérées capables d’amorcer les réactions d’hydrolyse et de condensation caractéristiques du procédé sol-gel. L’alternative photoinduite est particulièrement adaptée pour préparer des films minces et possède de nombreux avantages tel qu’une formulation de départ stable, sans solvant et photolatente ainsi que des vitesses de réactions plus importantes. À partir de précurseurs inorganiques simples, nous avons dans un premier temps réalisé une étude mécanistique et cinétique de ce procédé en catalyse acide. Puis l’influence de différents paramètres physiques, chimiques et photochimiques sur les vitesses de réactions a été évaluée. Une comparaison avec un système similaire en catalyse basique a aussi été réalisée.Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à appliquer ce procédé photoinduit pour la préparation de films de silice mésoporeuse. Un tensioactif de type copolymère tribloc a été ajouté au précurseur inorganique de départ. La faisabilité d’une approche photochimique à partir de formulation sans eau ni solvant a d’abord été étudiée, des films mésoporeux ont été obtenus. Puis, nous nous sommes intéressés à la compréhension des 2 mécanismes interdépendants : le mécanisme d’assemblage du tensioactif et la condensation du réseau inorganique. Par la suite, le système a été optimisé pour aboutir à un contrôle précis de la structure et de la taille des pores. Enfin, une dernière étape a consisté à éliminer la partie organique (pour libérer la porosité) grâce à l’UV. / Whereas sol-gel process has been extensively studied almost no papers concerning photoinduced sol-gel process subsists. This later is based on in situ generation of acids or basics species able of initiating hydrolysis and condensation reactions happening on sol-gel process. This photoinduced alternative is particularly adapted for preparation of thin films and has lots of advantages such as photolatent, stable, solvent and water free initial formulation along with faster reaction rates. In one hand, from simple inorganic precursors, a kinetic and mechanistic study of the photoacid-catalyzed sol-gel reactions was realized. Then, we attempt to define what chemical, physical and photochemical parameters determine the precise sequence, kinetics and advancement of these reactions under different processing conditions Furthermore, an equivalent photobase-catalyzed sol-gel process has been also studied thoroughly. In a second hand, we focus on application of this photoinduced process for the preparation of mesoporous silica films. A triblock copolymer surfactant was added to the initial inorganic precursor. Feasibility of this photochemical approach from water and solvent free formulation was first investigated and mesoporous films were obtained. Then, we work on understanding the two interdependent mechanisms: surfactant self-assembly and inorganic network condensation. The system was after that optimized in order to have a precise control of pore size and structure. Finally, the last point involves organic photodegradation in order to liberate porosity.

La fabrication de surfaces polymères complexes avec des chimies et des topographies contrôlées à l’échelle micro et nanométrique est en pleine expansion en raison de la large gamme d'applications. Une nouvelle méthode prometteuse consiste à utiliser la photopolymérisation radicalaire contrôlée par les nitroxydes (NMP2) qui exploite une alcoxyamine photosensible (AA).Pour démontrer le potentiel de fabrication de surfaces de polymères complexes, un film de polymère a d'abord été formé en irradiant avec une formulation contenant un mélange de monomère acrylique et l’alcoxyamine. Ensuite, le dépôt d'un second monomère acrylique sur ce film durci peut redémarrer une nouvelle réaction de photopolymérisation du fait de la présence d'alcoxyamines à la surface. Les radicaux peuvent être réactivés par exposition aux lampes UV et permettent de commencer un nouveau procédé de polymérisation. Une autre alternative est d'utiliser l’écriture directe par laser pour produire des structures en 2D ou 2.5D de polymère, en déplaçant le faisceau laser sur la surface de l'échantillon.Un soin particulier a été axé sur l'impact de paramètres photoniques et chimiques sur le processus de repolymérisation. Les mécanismes moléculaires qui régissent la repolymérisation pourraient être déduits de cette étude.Certaines applications montrent le potentiel de l'alcoxyamine pour générer des surfaces hydrophiles / hydrophobes ou fluorescentes pour des applications avancées. / The fabrication of complex polymer surfaces with controled chemistry and topography at the micro and nanoscale has drawn a huge attention during the last years due to the wide range of applications. A promising new method consists in using the nitroxide mediated photopolymerization (NMP2). this method exploits a photosensitive alkoxyamine (AA) that creates latent reactive radical species.To demonstrate the potential for fabrication of complex polymer surfaces, a polymer film was first formed by irradiating with a formulation containing a mixture of acrylic monomer and alkoxyamine. Then, depositing a second acrylic monomer over this cured film can reboot a new photopolymerization reaction due to the presence of alkoxyamines at the surface. The radicals can be reactivated by exposure to UV and start a new polymerization process. Another alternative is to use UV-laser direct writing to produce 2D or 2.5D polymer structure by displacing the laser beam at the surface of the sample.A special care was focused on investigating the impact of photonic and chemical parameters on the extend of the repolymerization process. The molecular mechanisms governing the repolymerization could be deduced from this study.Some applications are provided showing the potential of the alkoxyamine for generating hydrophilic/hydrophobic or fluorescent surfaces for advanced applications.

L’objectif de cette thèse est de développer des matériaux polymérisés par rayonnement ultra-violet possédant une bonne balance des propriétés thermomécaniques entre résistance à la température, rigidité (strength) et résistance à l’impact. Une direction vers cet objectif est l’utilisation de résines (meth)acrylate modifiées avec des thiols polyfonctionnels. Cependant, les thiol-ene en général sont sujets à un problème de polymérisation prématurée incontrôlée même à l’abri de la lumière. Ce problème doit être traité puisque celui-ci conditionne le succès des thiol-ene dans le domaine des photopolymères. La première partie de cette thèse concerne l’élaboration de résine (meth)acrylate modifiée par l’incorporation d’un polythiol, le pentaerythritol tetrakismercaptopropionate (PETMP), à différents ratio. Les propriétés thermomécaniques et photochimiques de ces résines sont à l’étude. La seconde partie traite du problème de polymérisation prématurée incontrôlée des thiol-ene. Une étude de stabilité thermique aboutissant à des résultats très encourageant est proposée. Finalement, la dernière partie porte sur la caractérisation des réseaux photo-réticulés par pyrolyse-GC/MS. La compréhension de la constitution des réseaux tridimensionnels devraient apportés des avancées dans l’élaboration de nouveaux matériaux. Une nouvelle méthode de caractérisation utilisant la pyrolyse-GC/MS directe à multi-étapes est développée. Enfin, des résultats sur l’application de la méthode sur des matériaux à base de (meth)acrylate difonctionnel photopolymérisés ainsi qu’une tentative de caractérisation de matériaux à base de polythiol/(meth)acrylates photopolymérisés sont reportés puis discutés. / This thesis fall within an approach aiming to develop UV-processed materials having a good thermo-mechanical properties balance between strength, temperature resistance and impact resistance. A direction toward this objective is the use of photocurable (meth)acrylate resins modified with polyfunctional thiols. Indeed, thiol-ene chemistry is known to have poor sensitivity toward oxygen inhibition, to improve the dimensional stability and toughness properties of photocured materials. However, thiol-ene resins are subjected to premature uncontrolled dark polymerization, an issue that has to be solved for their success in the photopolymers area. The first part of this work is focused on the thermo-mechanical and the photopolymerization properties investigation of a pentaerythritol tetrakismercaptopropionate (PETMP) modified (meth)acrylate based resin by looking at different ratio of polythiol/(meth)acrylate. The second part is dedicated to the understanding of the thermal instability of such systems and to the solving of this issue. Finally, a special interest is brought to the characterization of photopolymeric networks by pyrolysis-GC/MS. The lake of deep understanding and view about how the cured networks are really constituted due to the difficulty to analyze insoluble cured polymers, prevents improvements in the formulation of high performance materials. Further information on cured networks constitution could bring useful information for the elaboration of new materials. A new characterization method based on direct multi-step pyrolysis-GC/MS is developed and an attempt on the characterization of polythiol (meth)acrylate material by Py-GC/MS is reported and discussed.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden neuartige, temperatursensitive Polymerbürsten mit terminaler Click-Funktionalität hergestellt, die nicht nur im Detail untersucht bzw. charakterisiert wurden, sondern deren Eigenschaften zusätzlich durch die polymeranaloge Umsetzung mit einem entsprechend modifizierten Fluoreszenzfarbstoff, Polymer oder mit superparamagnetischen Nanopartikeln erweitert werden konnten. Mittels kontrolliert radikalischer Polymerisation wurde mono- und bi-funktionalisiertes Poly(N-isopropylacrylamid) mit unterschiedlichen Endgruppen und Molekulargewichten synthetisiert und über das "grafting to"-Verfahren an eine Modeloberfläche angebunden. Die kovalente Anbindung der entsprechenden Komponenten erfolgte entweder durch die Kupfer-katalysierte oder thermisch induzierte Alkin-Azid-Cycloaddition. Neben den physiko-chemischen Eigenschaften wurde im Besonderen das temperaturabhängige Schaltverhalten dieser funktionellen Polymerbürsten in situ untersucht, wobei neben der spektroskopischen Ellipsometrie als Hauptmethode, zusätzlich Rasterkraftmikroskopie, UV/VIS- und Fluoreszenzspektroskopie, sowie Elektronenmikroskopie verwendet wurden. Im Fall der Farbstoff-modifizierten Polymerbürsten zeigte sich, dass nicht nur die Eigenschaften des Farbstoffs durch das Polymer beeinflussbar sind, sondern auch das Quellverhalten der Polymerbürsten durch den Farbstoff. Die mit Nanopartikeln modifizierten Polymerbürsten zeigten eine homogene Verteilung der Partikel auf der Oberfläche, sowie eine veränderte Schaltcharakteristik, die durch das Auftreten eine dynamischen Wechselwirkungszone zwischen den Polymerbürsten und den Nanopartikeln erklärt werden kann. Mit Hilfe der thermisch induzierten Azid-Alkin-Cycloaddition konnten erstmalig definierte Kettenverlängerungen an Polymerbürsten durchgeführt und gleichzeitig der Nachteil der limitierten Pfropfungsdichte der „grafting to“-Methode überwunden werden. Darüber hinaus konnte der temperaturinduzierte Schalteffekt nicht nur erhalten bleiben, sondern in Bezug auf die Schaltamplitude auch signifikant vergrößert werden und ergab ein sensitiveres, verbessertes Polymerbürstensystem.

Η παρούσα διατριβή αφορά την ανάπτυξη μαθηματικών μοντέλων και την εκτέλεση υπολογιστικών προσομοιώσεων Monte Carlo για την περιγραφή και μελέτη της θερμοδυναμικής συμπεριφοράς συστημάτων αποτελούμενων από πρότυπα σωματίδια πυρήνα–κελύφους σε επιφάνειες. Δύο κατηγορίες συστημάτων εξετάστηκαν, αμφίφιλων σωματιδίων μορφής ημιδίσκου καθώς και μορφής δίσκου με δύο διακριτές υποπεριοχές κελύφους. Ένα εύρος μοριακών δομών όπως μικύλια συμπολυμερών, σφαιρικά δενδριμερή, μεταλλικά ή κεραμικά νανοσωματίδια συνδεμένα με εύκαμπτες αλυσίδες μορίων, εμφανίζουν αρχιτεκτονική η οποία περιγράφεται από το προτεινόμενο μοριακό μοντέλο. Η κατάσταση πυκνής κατάληψης κάθε συστήματος ταυτίζεται ουσιαστικά με την υπερμοριακή αυτο-συναρμολόγηση δομών καθορισμένων μοτίβων σε υψηλές συγκεντρώσεις, συμπεριλαμβανομένων και επιφανειών με ανοιχτούς πόρους. Με την αυτο-οργάνωση και αυτο-συναρμολόγηση σαν από τις πιο αντιπροσωπευτικές των 'από κάτω προς τα πάνω' τεχνικών παρασκευής λειτουργικών νανοδομών και διατάξεων σήμερα, η μελέτη μας διαπραγματεύεται ταυτόχρονα ένα αυστηρά καθορισμένο πρόβλημα από φυσική άποψη αλλά και ένα ιδιαίτερο θέμα σύγχρονου τεχνολογικού ενδιαφέροντος. Η διατριβή χωρίζεται σε δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος θα εισάγουμε το γενικότερο πλαίσιο κάτω από το οποίο θα γίνει η μελέτη των φυσικών συστημάτων σωματιδίων πυρήνα - κελύφους. Θα αναφερθούμε τόσο σε θεωρητικά θέμα όσο και τεχνολογικά. Στο δεύτερο, θα παρουσιαστούν και θα συζητηθούν εκτενώς τα αποτελέσματα προσομοιώσεων δισδιάστατων συστημάτων σωματιδίων πυρήνα-κελύφους. / In this thesis mathematical models are developed and Monte Carlo computer simulations are performed in order to describe and study the thermodynamic behavior of systems comprised of core – shell particles on surfaces. Two types of systems were studied, built on amphiphilic particles of either half-disc shape or disc shape with two distinct coronal regions. A range of molecular structures such as copolymer micelles, globular dendrimers, tethered metal and clay nanoparticles, bare an architecture well fitted to the proposed molecular model. The close packed structure of every system coincides with the supramolecular self-assembly at high concentrations of structures with well defined patterns, including surfaces with open pores. Given the fact that self-assembly and self-organization are among the most representative of the 'bottom-up' techniques for the fabrication of functional nanostructures and devices, our study deals with a strictly defined physical problem as well as with an issue of distinct technological interest. The thesis is made up of two parts. In the first part, we will introduce the general framework under which we will later investigate the physical systems of core-shell particles. Both theoretical and practical aspects will be mentioned. In the second part, the results of simulations of two dimensional systems of core-shell particles will be presented and discussed in detail.