Made available in DSpace on 2014-08-20T14:30:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Fernanda_Barbosa_Leal.pdf: 806160 bytes, checksum: 37717162c453100433c520a8c9d199ef (MD5) Previous issue date: 2012-12-19 / The aim of this study was synthesize, characterize and photopolymerize an alternative monomers for use in dentistry. Three siloxane-oxirane monomers were synthesized and the products conversion was followed by Fourier-transform infrared spectroscopy. The products obtained were characterized by 1H and 13C NMR and evaluated for viscosity and refractive index. The polymerization was evaluated by formulating of two experimental photoinitiation systems wich varied for the presence of 1,2 ethanediol. A ternary system with camphorquinone (CQ), ethyl 4-dimethylaminobenzoate (EDAB) and diphenyliodonium hexafluorphosphate (DPI) was used as control. The degree of conversion was accessed by FTIR and DSC-PCA. The NMR confirmed the synthesis success with 75, 87 and 55% yield for the monomers synthesized. Moreover, the presence of 1,2 ethanediol increase the degree conversion of the siloxane-oxirane monomers. This study showed simple and effective way to synthesize siloxane-oxirane monomers with a high potential for application in dental materials / O objetivo deste estudo foi sintetizar, caracterizar e fotopolimerizar monômeros alternativos para aplicação em Odontologia. Três monômeros siloxano-oxiranos foram sintetizados e a conversão de produtos foi acompanhada por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier. Os produtos obtidos foram caracterizados por 1H e 13C RMN e avaliados quanto à viscosidade e índice de refração. Para investigar a polimerização, dois sistemas experimentais de fotoiniciação foram formulados, variando quanto à presença de 1,2 etanodiol. Um sistema ternário composto por canforoquinona (CQ), 4-dimetilaminobenzoato (EDAB) e difeniliodonio hexafluorfostato (DPI) foi utilizado como controle. O grau de conversão foi obtido por FTIR e DSC-PCA. As análises de RMN confirmaram a obtenção dos produtos com 75, 87 e 55% de rendimento. Além disso, a presença de 1,2 etanodiol aumentou o grau de conversão dos monômeros siloxano-oxiranos. Este estudo demonstrou um método simples e eficaz para sintetizar monômeros siloxano-oxiranos com grande potencial para aplicação em materiais dentários

L’émergence de nouvelles souches bactériennes résistantes a signé la fin de l’« âge d’or » des antibiotiques. L’organisation mondiale de la santé a reconnu l’imminence des problèmes associés à ces nouvelles bactéries, qui engendrent de nouveau une mortalité en augmentation. Afin de palier à ce problème, de nouvelles alternatives aux antibiotiques sont envisagées par les chercheurs à travers le monde. La thérapie photodynamique antimicrobienne est l’une de ces alternatives. Elle a su se démarquer grâce à son incapacité à induire la résistance bactérienne. Alors que les résultats furent initialement très prometteurs contre les bactéries Gram positif, une moins bonne sensibilité fut rapidement observée de la part des bactéries Gram négatif. Afin d’augmenter le potentiel antibactérien de cette technique, diverses stratégies furent élaborées comme l’utilisation de photosensibilisateurs cationiques, l’ajout d’un agent de ciblage, ou la présence d’un agent de perméabilisation membranaire. L’un de ces agents est la polymyxine B, un peptide antimicrobien qui arbore une très bonne affinité avec les bactéries Gram négatif. Dans cette étude, nous avons voulu associer chimiquement différents photosensibilisateurs avec des dérivés de polymyxines B de façon covalente, par l’intermédiaire d’un bras « spacer » ou d’une plateforme. L’association de ces deux familles de molécules a permis d’élaborer de nouveaux composés qui ont démontré une activité photobactéricide accrue contre un large spectre de bactérie. De plus, ces composés ont montré une affinité augmentée pour les bactéries, ce qui permettra de réduire les effets secondaires sur les cellules humaines. Cette étude confirme l’importance d’utiliser des peptides antimicrobiens afin d’améliorer la thérapie photodynamique. Ces travaux seront approfondis afin de permettre la création de nouveaux traitements dermatologiques basées sur cette nouvelle thérapie et efficaces contre un large spectre de souche bactérienne / Despite advances achieved over the last decade, infections caused by multi-drug resistant bacterial strains are increasingly important societal issues that need to be addressed. New approaches have already been developed in order to overcome this problem. Photodynamic antimicrobial chemotherapy (PACT) could provide an alternative to fight infectious bacteria. Interesting results have been obtained against Gram-positive bacteria, but it also appeared that Gram-negative strains were less sensitive to PACT. Enhanced efficacy against Gram-negative bacteria had been previously obtained following three differents strategies, which are respectively the use of cationic photosensitizers, photosensitizers bound to antimicrobial peptides, or a membrane disrupting agent. Polymyxin B is an antimicrobial peptide, known as the “last-line” treatment against Gram-negative resistant strains, which has already been used as a disrupting agent in order to improve PACT. In addition of this enhancement, this peptide is known for its strong interaction for Gram-negative bacteria. Thus, in this work, we designed differents coumpounds, consisting of a photosensitizer covalently attached to derivatives of polymyxin B, through a spacer or a chemical platform. These combinations have led to the creation of novel compounds which have shown highly photobactericidal activities against a wide spectrum of bacteria. Moreover, these compounds present enhanced affinity for bacteria, which should significantly reduce side effects on mammalian cells. This study confirmed the importance of using antimicrobial in order to target bacterial strains. Thus, such results may allow the creation of novels PACT-based dermatological treatments efficient against a wide spectrum of bacterial strains.

Cationic lipids are efficient tools to introduce nucleic acids and proteins into cells. Elucidation of the mechanism and cellular pathways associated to such a transport has been relatively slow, even though significant progress has been made in the characterization of the intracellular trafficking of cationic lipid/DNA complexes. Surprisingly, little is known about the effects of these delivery vectors on cell functioning. In the present thesis, we show that cationic lipids and cationic lipid/DNA complexes strongly increase the intracellular Ca2+ concentration. The end point of the Ca2+ increase was ~400 nM from a basal level of ~100 nM. The [Ca2+]i increase was studied using K562 and Jurkat cells cultured in vitro. This effect is weakened following addition of DNA to cationic liposomes, although remaining very large at cationic lipid/DNA ratios commonly used for cell transfection experiments. Removal of extracellular Ca2+ did not abolish this effect significantly and preincubating K562 cells with the Ca2+-ATPase inhibitor thapsigargin strongly abolished intracellular Ca2+ concentration increase, indicating that Ca2+ was released mainly from internal Ca2+ stores sensitive to thapsigargin. Pretreatment of the cells with the phospholipase C inhibitor U73122 blocked the intracellular Ca2+ concentration rise, suggesting an inositol pathway-dependent mechanism. LDH release assay indicates that in the conditions used for fluorescence measurement and in those used to transfer DNA into cells, cationic liposomes diC14-amidine and DOTAP had no massive cytotoxic effects. Cationic liposomes showed more toxicity than their corresponding complexes; this toxicity decreases in the presence of serum. The effect of cationic lipids on phosphatidylinositol-specific phospholipase C (PI-PLC) was quantitatively assessed using phosphatidylinositol (PI) and radiolabeled phosphatidylinositol ([3H]-PI). Incorporation of diC14-amidine into PC/PI vesicle activated PI-PLC and was shown to activate the hydrolysis of PI and [3H]-PI. Our data may suggest that mobilization of intracellular Ca2+ by complex could have an effect on the transfection process itself. These results indicate for the first time that cationic lipids and cationic lipid/DNA complexes are not inert and can affect the functioning of the cells by increasing their intracellular Ca2+. <p><p> / Doctorat en sciences, Spécialisation chimie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'objectif de cette étude était le développement de particules colloïdales magnétiques possédants un cœur magnétisable et une écorce polymère, capables d'éliminer les métaux lourds, les colorants cationiques et les perturbateurs endocriniens. Ces adsorbants pourraient être séparés magnétiquement permettant ainsi de remplacer les techniques lourdes comme la centrifugation, la sédimentation, et la filtration. Les résultats des analyses, en termes de taille, de morphologie, de composition chimique, de propriétés magnétiques et de potentiel Zeta, confirme bien l'encapsulation de cœur magnétique par une écorce en polymère, et la fonctionnalisation de la surface de ces particules. Nous avons pris comme exemple l'élimination les métaux lourds (Cu2+, Pb2+, Zn2+ et HCrO4-), le bleu de méthylène ainsi le Bisphenol A, en solutions aqueuse. La fixation de divers polluants considérés se fait via l'adsorption à la surface des particules. Divers paramètres physico-chimiques influent le phénomène d'adsorption; l'effet de la quantité d'adsorbant magnétique élaboré, l'effet pH initial du milieu, l'effet du temps de contact, ainsi l'effet de la concentration initiale des polluants sont considérés. Cette étude a montré que l'adsorption est rapide et l'équilibre est atteint au bout de 30 min. Le processus d'adsorption est fortement dépendant du pH initial du milieu. La capacité d'adsorption de Latex des particules magnétiques élaborées vis-à-vis des éléments étudiés s'avère très satisfaisante comparé aux différents adsorbants magnétiques étudiés dans la littérature. La cinétique d'adsorption pour tous les systèmes étudiés pourrait être considérée comme pseudo-deuxième ordre et le processus d'adsorption de ces éléments par les particules magnétiques suit le modèle monocouche de Langmuir. Nous nous sommes intéressé à décontaminer les effluents industriels chargés en métaux lourds, issus des bains de traitement de l'Entreprise SOPAL. Les résultats obtenus nous ont permis de déduire que les particules magnétiques sont efficaces pour la décontamination. Les latex magnétiques pourraient être recommandés comme des adsorbants rapides, efficaces, et réutilisables pour l'élimination et la récupération des métaux lourds des eaux usées / The aim of this study was to prepare magnetic latex particles being magnetic core-polymer shell, able to remove heavy metals, cationic dyes and endocrine disrupting chemicals, by batch adsorption. These adsorbents were magnetically separated allows replacement of the heavy techniques such as centrifugation, sedimentation, and filtration by applying magnetic field.The results analysis in terms of colloidal and surface properties, transmission electron microscopy, hydrodynamic particle size, thermogravimetric analysis, and zeta-potential measurements, confirms the encapsulation of the magnetic core and the polymer shell, the surface functionalization of these particles, and the good colloidal stability. Heavy metals (Cu2+, Pb2+, Zn2+ and HCrO4-), methylene blue and Bisphenol A were taken as model of contaminants. Various physicochemical parameters influencing the adsorption phenomenon, which we have studied; the effect of adsorbents amount, the initial pH medium, the contact time, and the effect of the initial concentration of the pollutants. This study showed that the adsorption is fast and equilibrium is achieved within 30 min. The adsorption process is highly dependent on the initial pH. Adsorption capacities of the elaborated magnetic latex particles are very satisfactory when compared with different magnetic adsorbents reported in the literature. The adsorption kinetics for all the studied systems could be considered pseudo-second order model and the adsorption process of these elements by magnetic latex particles follows the Langmuir monolayer model. SOPAL wastewater sample load in heavy metals was analyzed by the prepared magnetic adsorbent. The results have enabled us to deduce that magnetic latex particles are effective for decontamination of real waste water. The prepared magnetic latex particles in this research can be recommended as fast, effective, and reusable for removal and recovery of metal ions from wastewater effluents

Contrôler la gélification des résines époxy est un enjeu majeur de la chimie des matériaux thermodurcissables. Dans cette étude, nous décrivons une méthode de contrôle du temps de gel (tgel) et de la conversion au point de gel (xgel) dans le cas de la polymérisation cationique de résines époxy commerciales. Pour ce faire, des additifs hydroxylés sont utilisés comme agents de transfert afin de contrôler xgel. Parallèlement, des additifs de type oligo-oxyéthylène permettent de contrôler tgel en complexant les amorceurs de la polymérisation (cations aniliniums). La combinaison de ces deux leviers de contrôle permet d'explorer une large gamme de valeurs de tgel et de xgel. Lorsqu'un oligo-oxyéthylène cyclique (18-crown-6) est utilisé, les cations aniliniums sont stabilisés sur de très longues périodes grâce à de fortes interactions de type " clé-serrure ". En l'absence d'agent de transfert, une élévation modérée de la température est suffisante pour observer la dissociation du complexe aniliniumo18-crown-6 suivie d'un rapide amorçage de la polymérisation. Ce complexe est isolable et peut être utilisé comme un amorceur thermodéclenchable. En présence d'agent de transfert, une élévation de la température s'accompagne d'un long retard à la polymérisation (temps d'induction) suivi d'une rapide réticulation du matériel. La composition chimique du mélange initial permet de contrôler le temps d'induction. Ainsi, la réticulation du matériel devient programmable dans le temps, à la manière d'une minuterie. Cette chimie est ensuite appliquée à la copolymérisation de résines mono- et di-époxy afin de contrôler la densité de réticulation du matériel et donc ses propriétés mécaniques. / Controlling the pot life and the gelation of epoxy resins is a crucial issue in thermosets processing. In this study, we report about the control of the gel time (tgel) and the gel conversion (xgel) for the cationic polymerization of commercial epoxy resins. To this end, hydroxyl additives are used as chain transfer agent to control xgel. Concurrently, oligo(ethylene oxide) additives are used to vary tgel as a result of the supramolecular complexation of the anilinium cations responsible for the polymerization’s initiation. We show that the combination of these two control levers enables the exploration of a wide range of tgel and xgel values. When a cyclic oligo(ethylene oxide) (18-crown-6) is used, anilinium cations are stabilized on very long period as a result of strong host-guest interactions. In absence of transfer agent, a slight increase of temperature is enough to observe the dissociation of the anilinium•18-crown-6 complex and the fast initiation of polymerization. The anilinium•18-crown-6 complex can be isolated and used as a thermoresponsive initiator presenting a high apparent activation energy. When used in combination with hydroxyl additives, a temperature increase results in a long delay of polymerization followed by the rapid completion of the material’s reticulation. By varying the composition of the initial mixture it is possible to tailor the duration of the polymerization’s delay. Thus, the resulting system is programmable and exhibits a clock like behavior. This chemistry is then extended to the copolymerization of diepoxy and monoepoxy resins to control the crosslink’s density of the material and thus, the properties of the final networks.

Cette thèse a pour objectif de développer une nouvelle approche bio-inspirée des processus de polymérisation conduisant à la formation de polyterpènes et ultérieurement du caoutchouc naturel, un polyisoprène de structure purement 1,4-cis de forte masse molaire dont les propriétés sont encore inégalées par ses homologues synthétiques. Pour cette raison la production mondiale de caoutchouc naturel demeure stratégique et est toujours proche de 10 millions de tonnes, soit environ 45% de la demande mondiale annuelle en élastomères. Alors que les voies de synthèse développées jusqu’à présent pour accéder à des homologues du caoutchouc naturel sont basées sur la polymérisation par voie anionique ou par coordination de l’isoprène,l’approche suivie par la nature pour synthétiser les polyterpènes est basée sur la polymérisation à caractère cationique d’un autre monomère, le pyrophosphate d’isopentényle (IPP) qui est la brique de construction universelle de la famille des terpènes. Le projet a pour objet de tenter de reproduire au plus près le procédé naturel et d’utiliser, d’une part, la voie cationique pour polymériser des modèles de l’IPP et l’isoprène en utilisant des homologues du pyrophosphate dediméthylallyle (DMAPP, amorceur employé par la nature) comme amorceurs et des acides de Lewis pour mimer les cations divalents (Zn2+, Mg2+ or Mn2+) qui assistent les enzymes au cours des étapes d’ionisation et d’activation mises en jeu au cours de la biosynthèse, afin d’accéder à des polyterpènes approchant la structure des produits naturels. Contrairement à la nature, nous avons obtenus des oligomères de structure 1,4-trans avec de plus, de nombreuses structures cyclisées. D’autre part, nous avons également cherché à améliorer les propriétés d’un polyisoprène 1,4-cis obtenu par polymérisation anionique afin d’approcher celles du caoutchouc naturel. Nous avons développé une fonctionnalisation des chaines de polyisoprène 1,4-cis permettant d’ancrer des groupements urées susceptibles d’établir un réseau physique de liaisons hydrogènes. Nous avons montré que les polyisoprènes modifiés possèdent des propriétés viscoélastiques comparables à celles du caoutchouc naturel non vulcanisé obtenu par coagulation du latex. / Although synthetic rubbers, including high cis-content polyisoprene (PIP), are used in a broad range ofapplications, they are far from achieving the performances of natural rubber (NR), a 100% 1,4-cis polyisoprenewith very high molar mass. Therefore, NR produced exclusively by hevea (whereas more than 2,500 plant species are known to produce polyterpene-based polymers) is still dominant in many engineering applications since its exceptional properties grants this polymer a strategic resource material which holds a significant marketshare (about 45%).. The only alternative plant species under cultivation, Parthenium argentatum, also calledguayule, produces a latex yielding rubber with properties close to those of hevea rubber, and marketed as “non allergenic natural rubber” but with a higher cost complex extraction processes The NR biosynthesis process isdescribed as a polymerization process involving a series of enzymatic reactions using isopentenyl pyrophosphate(IPP) as elementary building brick. Besides, synthetic PIPs with high cis-content were already produced fromisoprene monomer by Ziegler-Natta, lanthanide-based or anionic-type polymerizations. Currently, no syntheticPIPs mimics the performance of NR, maybe because 100% 1,4-cis PIP could so far not been produced synthetically. A close inspection of the NR biosynthesis process led us to postulate that this latter is consistent with a transferless, stereospecific carbocationic-type polymerization mechanism. We then propose to develop this new bio-inspired cationic-like polymerization approach with the aim to produce polyterpenes and then NR homologues of tailored molar mass and microstructure that could exhibit properties close to natural polyterpenes by using IPP homologues and isoprene as monomers, DMAPP homologues asinitiators and Lewis acids to mimick the divalent cations (Zn2+, Mg2+ or Mn2+) that assist the enzymes during the initiation end activation steps. For the cationic polymerization of isoprene, oligomers with 1,4-trans and cyclized structures were obtained. We also develop new routes to modify polyisoprenes obtained by anionic polymerization in order to establish hydrogen interaction. To this end, different urea groups were grafted and the modified polyisoprene exhibite delastomeric properties close to the one of a non-vulcanized NR obtained by latex coagulation

Acid induced step-growth polymerizations of bis(p-methoxybenzyl) carbonate (pMBC), bis(m-methoxybenzyl) carbonate (mMBC) and difurfuryl carbonate (DFC) have been performed to produce resin-foams, because controlled release of carbon dioxide takes place during polymerization of those organic carbonates. The monomers are polymerized in bulk using p-toluene sulfonic acid (pTS) as a catalyst. The volume development of the foams is assisted by use of an appropriate surfactant and the crosslinking agent 1,3,5-trioxane as co-components. A portion of carbon dioxide release is a function of the carbenium stability of the reactive intermediate derived from the monomer; DFC > pMBC ≫ mMBC. Resins derived from mMBC can be post-treated to release carbon dioxide after polymerization. The molecular structures of the resulting materials are investigated by solid state 13C-NMR spectroscopy and IR spectroscopy. Scanning electron microscopy was used to study foam morphology. The carbon dioxide release was monitored with TG-MS analysis. Finally, the polymer foams have been converted into carbon foams and investigated by means of mercury porosimetry. / Dieser Beitrag ist aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

The history of silicon technology showed that controlled doping was a key step for the realization of e®ective, stable and reproducible devices. When the conduction type was no longer determined by impurities but could be controlled by doping, the breakthrough of classical microelectronics became possible. Unlike inorganic semiconductors, organic dyes are up to now usually prepared in a nominally undoped form. However, controlled and stable doping is desirable in many organic-based devices as well. If we succeed in shifting the Fermi level towards the transport states, this could reduce ohmic losses, ease carrier injection from contacts and increase the built-in potential of Schottky- or pn-junctions.

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Ce travail consiste à utiliser deux systèmes microfluidiques de gouttes pour incorporer d'une part des acides nucléiques dans des liposomes cationiques et d'autre part étudier la dynamique de transfection dans des cellules mammifères. La première micropuce permet d'insérer de l'ADN dans des liposomes cationiques afin d'obtenir de manière reproductible des lipoplexes appropriés à la transfection de cellules dendritiques (DC). Plusieurs paramètres expérimentaux sont tout d'abord étudiés, tels que les débits d'entrée, l’entretien des propriétés des liposomes après leur traitement dans des micro-gouttes, les caractéristiques des lipoplexes (taille, polydispersité et charge) en fonction du rapport molaire de charge (R+/-) et de la géométrie de la puce. Ensuite, les lipoplexes produits dans des conditions optimisées: une micropuce avec un grand canal en serpentin et une région de division des gouttes qui diminuent la polydispersité des lipoplexes, fonctionnant à un rapport de débit eau/huile 0,25 et R+/- 1,5; 3; 5; 7 et 10; sont utilisés pour transfecter des DCs in vitro. Tous les lipoplexes transfectent les DCs, tout en offrant une activation des DCs. La seconde étape consiste à utiliser une micropuce à l'échelle de la cellule unique afin de contrôler les conditions de transfection et d'optimiser le rendement de production de protéines recombinantes. Ainsi, des cellules ovariennes de hamster Chinois (CHO-S) sont transfectées dans la micropuce avec différents types de lipoplexes (R+/- 1,5; 3; 5) dont la dynamique de transfection est suivie par la production de protéines vertes fluorescentes (GFP) et par la viabilité cellulaire. Cette micropuce a permis d'évaluer l’hétérogénéité des cellules transfectées, révélant la présence d'une sous-population produisant des niveaux particulièrement élevés de GFP. Ces hautes productrices (HP) ont une taille cellulaire plus importante que celle de la population moyenne. La charge des lipoplexes montre un rôle important pour transfecter CHO-S, puisque l’unique lipoplex chargé positif R+/- 5 produit plus de HPs. La quantité d’ADN délivrée influe sur la production de protéine, puisque R+/- 1,5 avec plus d’ADN augmente la productivité spécifique de GFP des HPs. Cette thèse est réalisée dans le cadre d'un programme de co-tutelle entre l'Université de Campinas, au Brésil, et l'École Polytechnique, en France. Ce travail a principalement contribué aux domaines de microfluidique et de délivrance de gènes. / This work aims to use one droplet-based microfluidic systems to incorporate nucleic acids into cationic liposomes and another one to study the mammalian cell transfection process. For this, the first step uses a droplet-based microfluidic system to complex cationic liposomes with pDNA in order to obtain reproducible and suitable lipoplexes to dendritic cells (DCs) transfection. For this purpose, some experimental parameters are investigated, such as inlet flow rates, the maintenance of liposomes’ properties after microfluidic processing, lipoplex characteristics (size, polydispersity and zeta potential) as function of molar charge ratio (R+/-) and microchip design. Then, lipoplexes produced in selected conditions: a microchip with large serpentine channel and split region, which decreases lipoplex polydispersity, operating at ratio aqueous/oil flow rate 0.25 and R+/- 1.5, 3, 5, 7 and 10; are used to transfect DCs in vitro. All lipoplexes transfect DCs while providing cells activation. The second step uses a single-cell microfluidic platform to investigate and control over the transfection conditions, in view of optimizing the recombinant protein production by transfected cells. In this context, Chinese hamster ovary cells (CHO-S) are transfected in microchip with different types of lipoplexes (R+/- 1.5, 3, 5) and monitored by green fluorescent protein (GFP) production and cell viability. The single-cell platform enables to assess the heterogeneities of CHO-S population, revealing the presence of a subpopulation producing significantly high levels of GFP. These high producers (HP) show increased cell size in comparison to the average population. Moreover, the charge of lipoplexes shows an important role to transfect CHO-S, since the unique positive charged lipoplex R+/- 5 produces more HPs. Additionally, the amount of pDNA delivered affects the protein production, since R+/- 1.5 with more pDNA increase GFP specific productivity of HPs. This thesis is a co-supervised program between University of Campinas, Brazil and École Polytechnique, France. In general, this work contributes to microfluidics and gene delivery areas.