Les mécanismes d’interactions entre uranium et colloïdes ont été étudiés à partir d’échantillons provenant d’un site d’intérêt pour le Commissariat à l’Energie Atomique (CEA). La mobilisation de l’uranium depuis les sols a été appréhendée par lixiviations statique et dynamique. Le transfert et le transport ont été investis en considérant les eaux de nappe et de surface (drain). Les résultats confirment que l’uranium anthropique est plus mobile que l’uranium naturel. Le comportement (mobilisation, distribution) de l’uranium ne diffère cependant pas selon son origine. La phase colloïdale joue un rôle non négligeable dans la migration dans le sol et le transfert vers les eaux, représentant de 10 à 90 % de l’uranium suivant les échantillons. Les phases porteuses de l’uranium sont dans un continuum de taille allant jusqu’à environ 200 nm de diamètre hydrodynamique. Elles sont principalement composées de matière organique, de fer et d’aluminium. Le long du drain, de l’amont à l’aval du site, un réarrangement des associations colloïdales uranium-matière organique se fait en défaveur de celles uranium-fer, la proportion d’uranium colloïdale lié à l’aluminium restant elle inchangée. / Mechanisms of interaction between uranium and colloids were studied by samples taken from a site of interest for the “French Nuclear Agency” (CEA). The mobilization of uranium from soils was apprehended by static and dynamic leaching experiments. The transfer and transport have been studied by considering pondwaters and drainwaters. Results confirm that anthropogenic uranium is more mobile than natural uranium. However mechanisms of mobilization and distribution of uranium, does not differ depending on its origin. The colloidal fraction plays an important role on the migration in soil and the transfer into water by representing from 10 to 90 % uranium depending on samples. The colloidal fractions of uranium are in a continuum of size up to about 200 nm hydrodynamic diameter. They are mainly composed of organic material, iron and aluminum. Along the drain, from the upstream to the downstream of the site, rearrangement of colloidal associations between uranium and organic material occurs in disfavor of colloidal associations between uranium and iron, the proportion of colloidal uranium bound to aluminum remains unchanged.

La connaissance des processus de mobilisation et de migration de l’uranium dans les milieux souterrains est un enjeu majeur pour évaluer les risques environnementaux associés aux activités anciennes ou actuelles d'installations nucléaires en vue d'anticiper et gérer tout impact environnemental. La mobilisation et la migration sont habituellement décrites comme fortement contrôlées par les réactions d'adsorption, la présence de ligands, notamment sous forme colloïdale, étant susceptible de l'augmenter considérablement. La capacité des entités colloïdales à transporter l'uranium sur de longues distances va dépendre de leur origine, de leur composition, de leur structure, de leur stabilité et de leur réactivité, ainsi que de leur capacité à complexer l'uranium de manière forte et irréversible. Cependant, les faibles concentrations colloïdales dans les eaux souterraines s’avèrent parfois être un verrou analytique à la détection et à la caractérisation de la mobilisation et du transport colloïdaux de polluant(s) dans les eaux souterraines. Les protocoles d'extraction des phases colloïdales depuis les sols ou les méthodes destinées à concentrer les colloïdes depuis un échantillon d'eau souterraine ne sont pas toujours optimisés pour à la fois assurer un rendement d'extraction satisfaisant et respecter l'intégrité physiques et chimiques des entités colloïdales.Dans ce contexte, deux axes de recherche ont été définis dans ce travail de thèse afin 1) d’appréhender l’impact de l’utilisation de méthodes de préconcentration sur la phase colloïdale et 2) d’améliorer notre compréhension de la dynamique de mobilisation de l’uranium au sein d’un sol podzolisé et ainsi améliorer les modèles prédictifs du transport colloïdal de l’uranium dans les eaux souterraines.Les méthodes de séparation membranaires permettent de préconcentrer la phase colloïdale des eaux souterraines tout en assurant un recouvrement supérieur à 80%. Elles engendrent néanmoins des modifications des paramètres intrinsèques des entités colloïdales avec en particulier un décalage vers les grandes tailles de la distribution en taille de ces entités ainsi qu’une modification de la distribution des espèces entre phases dissoute et colloïdale. Ces modifications peuvent mener à une mauvaise appréciation non seulement des concentrations colloïdales mais aussi des mécanismes de complexation/sorption impliquant la surface des entités colloïdales et de leur stabilité dans les eaux souterraines. La matière organique constitutive des eaux du sol d’étude a été identifiée comme étant le vecteur principal de la remobilisation de l’uranium dans les eaux de sol, sans toutefois avoir un contrôle total de ce processus. Elle est constituée majoritairement d’acides fulviques et humiques de petite taille qui tendent à s’agglomérer au cours du temps, lors de la lixiviation du sol. La composition moléculaire de la matière organique varie de manière temporelle à la fois à l’échelle de l’horizon superficiel mais aussi le long du profil de sol. Divers processus (réduction, dénitrification…) interviennent durant la migration de la matière organique vers les horizons plus profonds et pourraient modifier ainsi sa nature. A l’échelle de l’horizon superficiel, les mécanismes de mobilisation diffèrent selon l’élément considéré. L’uranium en particulier est mobilisé rapidement mais de manière limitée (<2% du sol considéré), tandis que la matière organique est générée en continu et de manière pseudo-linéaire. / Knowledge of the processes of mobilization and migration of uranium in underground environments is a major challenge to assess the environmental risks associated with ancient or current activities of nuclear facilities in order to anticipate and manage any environmental impact. Mobilization and migration are usually described as strongly controlled by adsorption reactions, the presence of ligands, especially in colloidal form, being able to increase considerably. The ability of colloidal entities to transport uranium over long distances will depend on their origin, composition, structure, stability and reactivity, as well as their ability to complex uranium in a significant and irreversible manner. However, low colloidal concentrations in groundwater sometimes prove to be an analytical lock on the detection and characterization of colloidal mobilization and transport of pollutant(s) in groundwater. Protocols for extracting colloidal phases from soils or methods for concentrating colloids from a groundwater sample are not always optimized to both ensure satisfactory extraction yield and respect physical and chemical integrity colloidal entities.In this context, two lines of research have been defined in this thesis work to 1) to understand the impact of the use of preconcentration methods on the colloidal phase and 2) to improve our understanding of mobilization dynamics of uranium within a podzolized soil and thus improve predictive models of colloidal uranium transport in groundwater.The membrane separation methods make it possible to preconcentrate the colloidal phase of the groundwater while ensuring a recovery greater than 80%. Nevertheless, they cause modifications of the intrinsic parameters of the colloidal entities with, in particular, a shift towards the large sizes of the size distribution of these entities as well as a modification of the species distribution between dissolved and colloidal phases. These modifications may lead to an inaccurate appreciation not only of colloidal concentrations but also of complexation/sorption mechanisms involving the surface of colloidal entities and their stability in groundwater. The constituent organic matter of the study soil waters has been identified as the main vector for the remobilization of uranium in the soil water, without having a complete control of this process. It consists mainly of small fulvic and humic acids that tend to agglomerate over time, during leaching of the soil. The molecular composition of organic matter varies temporally both at the level of the superficial horizon and also along the soil profile. Various processes (reduction, denitrification ...) occur during the migration of organic matter to deeper horizons and could thus change its nature. At the level of the superficial horizon, mobilization mechanisms differ according to the element considered. Uranium in particular is mobilized quickly but in a limited way (<2% of the considered soil), while organic matter is generated continuously and in a pseudo-linear way.

Nous étudions le comportement collectif d'une assemblée de colloïdes Janus, des sphères d'or de 1µm dont une moitié est recouverte de platine. Lorsqu'ils sont immergés dans une solution d'eau oxygénée, ils se déplacent à des vitesses de l'ordre de 5µm/s, contrôlable par la concentration en peroxyde. Individuellement, ces colloïdes suivent une marche aléatoire persistante ; Ils interagissent par effets phorétiques, formant des clusters dynamiques de quelques dizaines de colloïdes. Ces clusters, mobiles, échangent continuellement des colloïdes, se divisent et se fusionnent, formant une phase stationnaire. Nous avons développés ces colloïdes, ainsi qu'un système d'acquisition pour détecter et reconstituer les trajectoires des colloïdes. La taille moyenne des clusters augmente linéairement avec l'activité, définie comme la vitesse moyenne des colloïdes en dehors des clusters. La fonction densité de probabilité de la taille des clusters est une loi de puissance d'exposant -2. Nous quantifions les vitesses de translation et de rotation des clusters. Pour réaliser une étude thermodynamique, nous réalisons des expériences de sédimentation. Une transition est observée, entre une phase peu dense, un gaz parfait, dans lequel on mesure une température effective, et une phase dense à la dynamique hétérogène. L'équation d'état du système est mesurée, et une forme analytique heuristique est proposée / We study the collective behavior of an assembly of Janus Colloids. These are 1µm gold colloids with one half coated in platinum. When immersed in a peroxide bath, they self-propel, owing to diffusiophoresis and electrophoresis, moving at velocities of order 5µm/s. The velocity can be tune by adjusting the amount of peroxide in the bath. At the single particle level, the colloids undergo a persistent random walk. When in denser groups, the colloids interact through chemical and steric effects. The combination of these interactions, with the colloids activity, leads to collective effects. A dynamic cluster phase is observed, the formation of motile clusters of colloids, formed of up to 100 colloids. The clusters are in a stationary state, constantly moving, and exchanging colloids, they are also colliding, merging and breaking apart. We developed both the colloids, whose synthesis is described, and a high-throughput acquisition and analysis system. We measure the positions, and reconstruct the trajectories of thousands of colloids for a few minutes. From the trajectories, we extract statistical observables. We show that the sizes of clusters increases linearly as a function of the activity of the colloids. The probability distribution functions of sizes are power laws. As the density increases, a jamming transition is observed. The dense phase heterogeneous dynamics is characterized. We study the transition from the dense phase to a low density assembly with sedimentation experiments. The low density phase behaves as an ideal gas, allowing the definition of an effective temperature. We measure an equation of state for the system, and propose a heuristic collapse

La construction des routes avec des techniques d'enrobage à chaud (T=160 °C) implique une consommation d'énergie fossile et des rejets de gaz à effet de serre importants. Une production plus écologique du bitume nécessite de diminuer les températures d'enrobage en conservant les propriétés mécaniques des enrobés ainsi obtenus. Le développement de techniques permettant de réduire les températures est donc un enjeu majeur de l'industrie routière. Dans ce travail, nous avons joué à la fois sur la composition et le procédé pour moduler les propriétés du bitume et atteindre l’objectif fixé.Nous avons décomposé le bitume en ses différentes fractions en utilisant des techniques de séparation asphaltènes/maltènes à l'aide d'un alcane (pentane et heptane). Nous avons formulé des bitumes à différentes proportions et natures d'asphaltènes en introduisant des protocoles de préparation originaux. A l’aide de techniques de caractérisation variées telles que la rhéologie, la diffusion des rayons X ou encore des techniques de microscopies et d'analyses thermiques, nous avons déterminéles rôles des différentes fractions du bitume. Nous avons ainsi montré l'impact important des asphaltènes, mais également des fractions que nous avons qualifiées « d'intermédiaires », sur les comportements rhéologiques. Enfin, nous avons élaboré des objets coeur-écorce, composés d’une écorce rigide, non collante, riche en asphaltènes et d’un coeur mou, riche en maltènes. Ces objets sont particulièrement intéressants pour le transport du bitume à température ambiante. / The classic manufacture of hot mix asphalt for road construction is associated with a high consumption of fossil fuels and a high level of emissions of greenhouse gases into the atmosphere. A cleaner production of bitumen requires lowering the manufacturing temperature of these products without impoverishing their level of mechanical performances. The development of technologies that enable temperature reduction had thus become a major objective in the field of road engineering. In this work, we are playing on both composition and process in order to control the final properties of the material and propose an interesting way to reduce temperature during transportation. We have been interested in the different fractions composing the bitumen. We have there by employed a separation technique with alkane (heptane and pentane) to segregate the maltenes and asphaltenes. We could therefore realize diverse reconstituted bitumen using original protocols. Using various characterization techniques (such as rheology, X-ray scattering, optic, electronic and atomic force microscopy, infrared spectroscopy, thermal analysis...), we get insight into the effect of asphaltenes content and nature on bitumen properties. Our results show the huge impact of asphaltenes and other fractions called "intermediate fractions" on bitumen rheological properties. Finally, we propose an innovative processing of bitumen via the elaboration of core/shell objects composed of a rigid, nonsticky and asphaltenes-rich corona and a soft maltenes-rich core. These objects are very interesting for transporting bitumen at ambient temperature.

Appliquer un champ électrique ou un gradient de température à une solution colloïdale implique la migration des particules (soluté) en suspension. Ce déplacement n’est pas la conséquence de forces de volume comme dans le cas de la sédimentation mais de forces interfaciales agissant sur la double couche électrique présente à la surface des particules colloïdales chargées. Ces forces induisent un écoulement de surface qui à son tour engendre un champ de vitesse du fluide en 1/r³ autour des particules dans la direction opposée à leurs déplacements, où r distance au centre des particules. Dans ce travail on considère une situation différente où la suspension est confinée dans un demi-espace infini limité par une paroi rigide. Un colloïde, sous l’action d’un champ extérieur, se dépose le long de la surface rigide. Bien qu’immobile le colloïde continue de pomper le fluide environnant. Il apparaît alors un écoulement latéral le long du mur et en direction du colloïde. D’autres colloïdes insérés dans un tel écoulement subissent une force hydrodynamique de trainée à l’origine de la formation d’agrégats. De tels agrégats ont été observés aussi bien lors de déposition électrophorétique que plus récemment lors de déposition thermophorétique pour des particules micrométriques en solution aqueuse. Le champ de vitesse confiné prend une forme plus complexe que dans le cas infini : il doit satisfaire à la fois la condition limite fixée à la surface de la particule et sur le mur. Deux méthodes perturbatives, la méthode des réflexions et la méthode d’Oseen, sont utilisées pour résoudre l’équation de Stokes et trouver une solution exacte pour l’écoulement autour du colloïde confiné en puissance de e = a/h rapport du rayon de la particule sur sa distance au mur. La solution usuelle à l’ordre zéro en e donne de pauvres résultats alors que les corrections suivantes donnent de meilleurs conclusions en accord avec les récentes mesures expérimentales de potentiel hydrodynamique de paire entre colloïdes sous champ confinés le long d’un mur. / Applying a steady electric field or a constant thermal gradient to a colloidal suspension induces a finite velocity of the dispersed particles. The motion of particles is not due to a net body force like in sedimentation but to interfacial forces acting on the electric double layer at their surface. These forces involve a surface flow, which, in turn, results in a velocity field of the surrounding fluid in 1/r³ in the opposite direction of the particle displacement, with r the distance from the centre of the particle. In this work we consider a somewhat different situation, where the suspension is confined to a semi-infinite half space. The particle, under the action of the applied field, is trapped against the solid interface. Still, the creep flow remains; more precisely the particle continues to pump the fluid in the opposite direction. As a consequence there arises a lateral flow along the solid surface towards the particle. Thus others particles inserting themselves in this flow undergo drag forces and form clusters. Particles aggregation has been observed in Electrophoresis deposition and more recently in Thermophoresis deposition for micron sized polystyrene beads in aqueous solution. The total velocity field takes a form significantly more complicated than in the above mentioned unbounded cases; it must satisfy boundary conditions both at the particle surface and at the confining wall. Using the perturbative method of reflections or Oseen method based on Fourier transform we resolve the Stokes equation and find an analytic solution for the drag flow along the interface in powers of the ratio e=a/h of particle radius and wall distance. The usual solution at the zero order induces poor approximation, when following corrections in e involves better results in agreement with experimental measurements of hydrodynamic pair potential between two particles along a wall.

Les microsphères polymériques, biodégradables et biocompatibles sont prometteuses comme échafaudages pour fournir des cellules aux tissus sans dommage et améliorer la réponse des cellules souches. Il a été montré que les microparticules à base de PLGA à base de protéines ECM préparées par une technique d'extraction par solvant en émulsion améliorent l'adhésion et la prolifération des cellules souches. Bien qu'un certain effet biologique du revêtement protéique sur les microparticules de polymère soit établi, il n'est pas bien compris car des informations détaillées sur l'interaction entre les propriétés de surface des particules chimiques et physiques, l'adsorption protéique et la réponse cellulaire restent floues. Le but de cette étude est d'établir une relation entre les propriétés de surface des particules qui proviennent des variables utilisées lors des formulations, l'adsorption des protéines et la réponse des cellules souches pour permettre une conception plus rationnelle des microparticules. Deux types de polymères différents (PLGA et PLGA-P188-PLGA) et deux stabilisants d'émulsion différents; un polymérique PVA et une huile polaire Propylène glycol ont été utilisés pour préparer quatre types de particules dans un procédé en émulsion. Les particules ont été caractérisées en termes de taille, charge, topographie et morphologie et chimie de surface Identification des effets des variables dans la chimie et l'émulsifiant des polymères Des surfaces de polymère plat recouvertes de spins sont générées pour comprendre les interactions entre les polymères et les molécules d'adhésion de la fibronectine et de la poly-D-Lysine pour la fonctionnalisation des microparticule. / Polymeric, biodegradable and biocompatible microspheres are promising as colloidal scaffolds to deliver cells to tissues without damage and to enhance stem cell survival. It has been shown that PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid)) based microparticles prepared by an emulsion solvent extraction technique and functionalised with ECM proteins improves stemcell adhesion and proliferation. While it is established that the presence of proteins in these systems has abiological effect, the interplay between microparticle properties and cells is poorly understood because there lationship between chemical and physical particle surface properties, protein adsorption and cell response remain unclear. Protein adsorption on a polymer particle surface is a complex phenomenon that is affected by different interfacial mechanisms/forces (e.g. DLVO and non-DLVO forces) and inherents tructural properties of macromolecules (e.g. polymers, surfactants, peptides and proteins) present on surface, establishing the parameters that involves inprotein/peptide adsorption on microparticles insights the logical design of the particles as a biomaterial useby contributing the understanding of another related complex phenomenon of the colloidal biomaterial-cell interface interaction in tissue engineering where limited study available to fully understand the concept.The purpose of this study is to investigate the impact of different formulation approaches on the physicochemical properties of the microparticles and identify connections between the particle properties, protein adsorption and ensuing cell response on these materials. To examine these, two different polymertypes (PLGA and PLGA-P188-PLGA) and two different emulsion stabilizers; a polymeric surfactant (PVA(Polyvinyl alcohol) and a polar oil propylene glycol were used to prepare four different types of particles in an emulsion process (O/W). Particles were characterized in terms of size, charge, topography, morphology and surface chemistry to identify the effect of the variables of polymer chemistry and use of surfactant on particle properties in first part of the study. Spin coated flatpolymer surfaces were generated to understand the interactions between the polymers and the proteins (fibronectin /poly-d-Lysine).

Radionuclides, 129I and 239,240Pu, are major products or by-products of nuclear fission and among the top risk drivers for waste disposal at the Savannah River Sites (SRS) and Rocky Flats Environmental Technology Sites (RFETS), respectively, due to their perceived mobility in the environment, excessive inventory, toxicity, and long half-life. The objective of this study is to investigate the role of natural organic matter in retarding or facilitating the migration of 129I and 239,240Pu in the Department of Energy (DOE) sites. Measurements of 127I and 129I in humic acids (HAs) and fulvic acids (FAs) obtained by five successive alkaline, two glycerol and one citric acid-alkaline extractions, demonstrated that these extractable humic substances (HS) together account for 54-56 percent and 46 percent of the total 127I and 129I in the soil, respectively. The variations among 127I and 129I concentrations, isotopic ratios (129I/127I), chemical properties of all these humic substances indicated iodine was bound to a small-size aromatic subunit (~10 kDa), while the large-size subunit (~90 kDa), which likely linked the small-size unit through some weak chemical forces, determined the relative mobility of iodine bound to organic matter. Soil resuspension experiments simulating surface runoff or stormflow and erosion events were conducted with soils collected from SRS. Results showed that 72-77 percent of the newly-introduced I- or IO3- were irreversibly sequestered into the organic-rich soil, while the rest was transformed into colloidal and dissolved organo-iodine by the soil. The resulting iodine remobilization contradicts the conventional view that considers only I- or IO3- as the mobile forms. Quantitative structure analysis by 13C DPMAS NMR and solution state 1H NMR on these humic substances indicate that iodine is closely related to the aromatic regions containing esterified products of phenolic and fomic acid or other aliphatic carboxylic acids, amide functionalities, quinone-like structure activated by electron-donating groups (e.g., NH2) or hemicelluloses-lignin-like complex with phenyl-glycosidic linkage. The micro-molecular environment, such as the hydrophobic aliphatic periphery hindering the active aromatic cores and the hydrophilic polysaccharides favoring its accessibility towards hydrophilic iodine species, play another key role in the interactions between iodine and SOM. NMR spectra of the colloidal organic Pu carrier which can potentially be released from the soil during the surface runoff or stormflow showed Pu was transported, at sub-pM concentrations, by a cutin-derived soil degradation products containing siderophore-like moieties and virtually all mobile Pu.

El objetivo general que se ha planteado en este trabajo de tesis ha sido la obtención de nanopartículas magnéticas (NMPs) que puedan presentar aplicaciones biomédicas. El tipo de NPMs desarrolladas han sido, por una parte, magnetoliposomas, y, por otra, un ferrofluido formado por magnetita estabilizada con polietilenglicol (PEG). Como premisas de partida, se ha fijado que cualquier muestra obtenida de tener un tamaño inferior a 200 nm, estabilidad mínima de 24 horas, y un comportamiento propio de los ferrofluidos ante un campo magnético. Sobre aquellos productos que cumplían los citados requisitos se han ido introduciendo modificaciones hasta obtener un producto estable con las propiedades antes indicadas. Se estudiaron dos aplicaciones terapéuticas de las partículas sintetizadas: como sistemas adecuados para terapia hipertérmica, y como sistemas transportadores de fármacos dirigidos bajo la acción de un campo magnético. Los magnetoliposomas obtenidos encapsulaban o bien un ferrofluido aniónico comercial, o bien el ferrofluido obtenido con PEG en liposomas empleando el método de fase reversa seguida de extrusión. Estos liposomas presentaban un diámetro de partícula de unos 200 nm, eran superparamagnéticos, muy estables y con las tasas de encapsulación más elevadas que las obtenidas por otros métodos. Se ha obtenido un ferrofluido por co‐precipitación de sales férricas en presencia de PEG. El PEG no estaba modificado y su interacción con la magnetita es de tipo físico. Se han obtenido nanopartículas de magnetita con un tamaño medio de 12 nm. Se ha estudiado el efecto de hipertermia y termoablación inducida de estas NPMs en fantoms, materiales con propiedades dieléctricas y de permitividad semejantes a los tejidos reales sobre los que se pretende aplicar la terapia. Se comprobó el funcionamiento de los aplicadores de radiación, una guía de onda y una antena de microondas, así como, el uso de las NPMs como potenciadores y como agentes para focalizar la energía en la zona deseada. Se demostró, que utilizando en conjunto el aplicador con las NPMs es posible focalizar la energía sobre el tumor evitando el calentamiento del tejido sano circundante, lograr incrementos de temperatura en el rango terapéutico y controlar los incrementos de temperatura en el tejido. Se ha estudiado la biodistribución de los magnetoliposomas en ratones a los que se les había inducido inflamación. Se confirmó que las NPMs se acumulan principalmente en el foco inflamatorio sin la necesidad de dirigirlos mediante un campo magnético externo. En un segundo estudio se observó que, además, si se le aplica en la zona inflamatoria un campo magnético externo, la cantidad de NPMs aumenta en el exudado, y disminuye en sangre, hígado y bazo. Esto demuestra que los magnetoliposomas pueden ser utilizados como vehículo de transporte, para dirigir fármacos a zonas de interés terapéutico, con lo que podríamos reducir la dosis de fármaco administrada y aumentar la eficacia del tratamiento y prevenir los efectos secundarios. / To obtain magnetic nanoparticles (MNPs) for biomedical applications was the primary objective of this thesis. Two types of MNPs have been developed. On one hand, magnetoliposomes and secondly, a ferrofluid formed by magnetite stabilized with polyethylene glycol (PEG). As a starting premise, samples of 200 nm, 24 h minimum stability and proper behavior of ferrofluids to a magnetic field are set to be the starting premises of this research. Specific modifications have been introduced to products that fulfill these requirements in order to obtain a stable product with the properties mentioned above. Two therapeutic applications of synthesized particles were studied as suitable systems for hyperthermia therapy, and as targeted drug carrier systems under the action of a magnetic field. The obtained magnetoliposomes encapsulate a commercial anionic ferrofluid or the ferrofluid stabilized with PEG inside liposomes using the method of reverse phase followed by extrusion. These liposomes have a particle diameter of 200 nm, are superparamagnetic, very stable and encapsulation rates higher than those obtained by other methods. Using co‐precipitation method of ferric salts in the presence of PEG the ferrofluid was obtained. The PEG was not modified and its interaction with the magnetite is of physical type. MNPs we obtained with an average size of 12 nm. The effect of induced hyperthermia and thermal ablation of these NPMS in phantoms have been studied. Phantoms are materials with dielectric and permittivity properties tissues‐like in which the therapy is intended to be applied. We demonstrated the operation of the radiation applicator, a waveguide and a microwave antenna, and also the use of NPMS as enhancers and agents to focus the energy on the desired area. It was demonstrated the usage of applicator together with the NPMS is possible to focus the energy on the tumor while sparing the surrounding healthy tissue heating. Furthermore an enhanced of the temperature on the therapeutic range and the control of the increases of temperature in the tissue were obtained. We have studied the biodistribution of magnetoliposomas in mice that had been induced inflammation. NPMS was confirmed to accumulate mainly in the inflammatory focus directing without using an external magnetic field in the exudate. Moreover, in a second study it was observed that, if this external magnetic field was applied in the inflammatory area, the amount of NPMS increases in the exudate and decreases in blood, liver, and spleen. This demonstrate that magnetoliposomas can be used as transport vehicle for drug targeting to areas of therapeutic interest, and reduce the dose of drug administered and increases the efficiency of the treatment preventing side effects.

Die Arbeit untersucht den Einfluss des pH - Wertes auf die Fluoreszenzintensität von Multischichtsystemen während des Beschichtungsvorgangs von Siliziumdioxidpartikeln mit kovalent an Polyallylaminhydrochlorid (PAH) gebundenem Rhodamin - B - Isothiocyanat. Durch eine konsequente Pufferung mit 2 -(N - Morpholino)ethansulfonsäure während der Beschichtung kann eine Verbesserung der Homogenität der Schichtbildung und eine Erhöhung der Fluoreszenzintensität erreicht werden. Außerdem liegt eine lineare Steigerung der Fluoreszenzintensität proportional zur Anzahl der fluoreszenten Schichten vor. Weiterhin sollen kolloidale Partikel unter konstanter Pufferung zusätzlich zu Rhodamin – B – Isothiocyanat mit an PAH – gebundenem Fluoresceinisothiocyanat beschichtet werden. Dieses Farbstoffpaar weist bei Annäherung eine Fluoreszenzsteigerung durch einen Fluoreszenzresonanzenergietransfer aus. Durch Variation von Schichtanzahl und Abstand wurden verschiedene Partikelpopulationen hergestellt, die sich in Ihrer Fluoreszenzintensität analog zu einem Bead Array Assay im Durchflusszytometer klar differenzieren lassen und dabei auch eine gleichmäßige Steigerung der Fluoreszenzintensität analog zur Anzahl der fluoreszenten Schichten aufweisen.

The assembly of poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) (pNIPAm-co-AAc) microgel thin films into disordered and ordered arrays was investigated. Disordered pNIPAm-co-AAc microgel arrays were assembled based on electrostatic attractions between polyanionic pNIPAm-co-AAc microgels and polycationic poly(allylamine hydrochloride) (PAH). These interactions were studied in solution and subsequently used to assemble thin films following a Layer-by-Layer assembly protocol. Thin films were assembled as a function of pNIPAm-co-AAc microgel solution temperature and the resultant film thermoresponsivity characterized as a function of microgel layer number and pH. The response of assembled thin films to pH 3.0 and 6.5 exposure was then characterized by quartz crystal impedance and surface plasmon resonance spectroscopy, which showed that the thin film solvation was highly dependent on the pH of the solution it was in. Assembled thin films were also shown to be useful as controlled drug delivery platforms, where it was found that small molecules could be released from the films in a temperature regulated fashion. Microgel thin films also exhibited unique optical properties and were used as microlens arrays, which were able to focus pattern in air as well as in solution and had focal lengths that could be tuned in response to pH and temperature changes. Ordered microgel arrays were assembled following a thermal annealing process, in order to make light diffracting materials. These ordered arrays were photopolymerized and exhibited temperature dependent Bragg diffraction properties.