Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2007. / Title from first page of PDF file. Includes bibliographical references (p. 338-360).

Μελέτη με μετρήσεις ανακλαστικότητας ακτίνων-Χ προσρόφησης μορίων μικρού σχετικά μήκους (~ 2 nm) εντός πορώδους υμενίου αλουμίνας. Σκοπός της εργασίας είναι να διερευνηθεί καταρχήν η δυνατότητα της τεχνικής της ανακλαστικότητας να δώσει πληροφορίες για πορώδη υμένια, υμένια δηλαδή που η επιφάνειά τους παρουσιάζει μεγάλη τραχύτητα και κατόπιν να μελετηθεί η διείσδυση εντός των πόρων μορίων μικρού σχετικά μήκους. / Study with measurements of X-ray reflectivity, small molecules adsorption on length (~ 2 nm) in porous alumina film. The purpose of this paper is to explore the possibility of the reflectivity technique to provide information for porous films, films that the surface roughness is highly and then studied the penetration of molecules within the resources of a relatively small length.

L’objectif de ce travail a consisté à développer un revêtement polyuréthane (PU) ignifugeant à partir de caoutchouc naturel. Pour ce faire, deux types de diols ont été utilisés. Un oligoisoprène hydroxytéléchélique a été tout d’abord synthétisé et utilisé comme segment souple. Par ailleurs, un second oligomère phosphorylé, dont les groupements phosphonate ou phosphate sont connus pour offrir des propriétés retardatrices de flamme, et possédant une extrémité diol a été réalisé afin de servir d’extenseur de chaine au cours du procédé one shot d’obtention des revêtements. Ces oligophosphonates ou phosphates ont été obtenus quant à eux selon un procédé de polymérisation radicalaire contrôlé de type RAFT à partir de monomères diethyl (acryloyloxymethyl) phosphonate (DEAMP) et 2-acryloyloxyethyldiethylphosphate (ADEP) afin d'accéder à deux gammes de masses strictes (n~13 and n~21 ) et des dispersités étroites (Ð<1.2). Ces polymères ont été entièrementcaractérisés par RMN 1H, 31P, SEC et spectrométrie Maldi TOF et utilisés en synthèse de polyuréthanes selon deux procédés appelés additif et réactif. Les propriétés physicochimiques et mécaniques des matériaux PU synthétisés ont été comparés à ceux de matériaux PU incorporant selon les mêmes approches une petite molécule phosphorylée, afin de traduire les effets spécifiques de ces oligomères. Les revêtements polyuréthane synthétisés ont été caractérisés par FTIR et spectroscopie Raman afin de mesurer la dispersion des oligomères phosphorés au sein de la matrice polymère. En outre, les propriétés physicochimiques et notamment les propriétés ignifugeante ont été évaluées par TGA, DSC et LOI. En complément, les propriétés mécaniques ont été elles aussi évaluées (élongation à rupture, module, dureté et scratch test). Une étude de mapping par spectroscopie Raman a révélé une meilleure dispersion des additifs dans un matériau obtenu selon l’approche réactive, où l’oligomère phosphorylé est lié de manière covalente au squelette du Polyuréthane. De la même façon, cette dispersion apparaîtplus homogène pour l’utilisation d’un oligomère de chaine plus courte (n=13). Les propriétés ignifugeantes ont été démontrées grâce aux caractérisations TGA et DSC où la première étape de décomposition est retardée quels que soient les pourcentages d’oligomères incorporés à la matrice (1, 5 ou 8%). En outre, il s’avère que les mesures LOI démontrent un maximum proche de 30% pour un pourcentage d’oligomère de 8%, valeur très notablement supérieure à celle de l’additif de comparaison. Concernant les propriétés mécaniques, l’incorporation d’oligomères phosphorylés entraîne une augmentation du module et de la dureté et une diminution de la résistance à l’abrasion. Les valeurs d’élongation à rupture sont cependant très similaires, quelles que soient les formulations testées. Néanmoins, ces propriétés apparaissent très supérieures à celles de la matrice standard, démontrant une plus grande efficacité d’oligomères phosphorylés par comparaison avec une petite molécule de type phosphate ou phosphonate. Ces résultats encourageant laissent entrevoir une perspective d’application industrielle de cette méthodologie vers la production de caoutchoucs ignifugeants. / The aim of this research was to develop polyurethane (PU) coating from Natural Rubber (NR) presenting Flame Retardant (FR) properties. For this purpose, two kinds of diols were used. Hydroxytelechelic oligoisoprenes were firstly synthesized from Natural Rubber (NR) and used as softsegment. Secondly, diol chain end phosphorylated oligophosphonates or oligophosphates were synthesised that would cater as chain extender during the polyurethane synthesis one shot process. Such Phosphorylated oligomer was synthesized by RAFT polymerization of diethyl (acryloyloxymethyl) phosphonate (DEAMP) and 2-acryloyloxyethyl diethylphosphate (ADEP) monomer. A new trithiocarbonate based RAFT agent was synthesized (2-(dihydroxypropan-2-yloxy)carbonyl trithiocarbonate). This RAFT agent was used to polymerize each monomer with welldefinedmolecular weight and narrow dispersities (Đ<1.2). The polymer was well characterised by 1H, 31PNMR, SEC and Maldi TOF. The oligomers were synthesised with two different chain lengths, n≈13 andn≈21 to be used as additive and reactive FR in polyurethane films. As a reference molecule, a phosphatediol was synthesized to be used as a pendent group in polyurethane synthesis.Polyurethane films were fully characterised using FTIR, Raman spectroscopy, TGA, DSC and LOI.The mechanical properties were furthermore evaluated such as elongation at break, modulus, hardnessand scratch test. Polyurethanes with 1, 5, and 8% w/w of the phosphorylated oligomer were preparedaccording two different pathways so called additive or reactive. The main difference consists in thecovalent attachment of the phosphorylated oligomer to the PU backbone in the reactive pathway whilein the additive process, the oligomers are only physically incorporated in the PU. Raman mappingcharacterizations on the different films reveal a better homogeneous distribution of shortphosphorylated oligomer chains using a reactive pathways compared to the additive pathway as well asthe use of longer chains. Moreover TGA Analysis showed lower decomposition temperature on the firststep and an increased decomposition temperature on the second step of all phosphorylated treatedPUs. This indicates char formation from FR oligomer at lower temperature increases the decompositiontemperature on the second step. LOI measurements showed a maximum of 28.2% with shorterphosphate based oligomers added via reactive pathway at 8%w/w ratio.The mechanical properties of PU with phosphorylated oligomer gave similar elongation at breakbetween additive and reactive pathway. Compared to standard PU, the incorporation of the phosphorylated oligomer showed a decrease in scratch resistance and an increase in modulus and hardness. However, these oligomers (additive and reactive) performed better when compared withsmall molecule added as additive fillers. As a perspective, these phosphorylated oligomers on its own,with low Tg values (≈ -30oC), could be used in dry rubber FR application.

abstract: Alzheimer’s disease is a major problem affecting over 5.7 million Americans. Although much is known about the effects of this neurogenerative disease, the exact pathogenesis is still unknown. One very important characteristic of Alzheimer’s is the accumulation of beta amyloid protein which often results in plaques. To understand these beta amyloid proteins better, antibody fragments may be used to bind to these oligomers and potentially reduce the effects of Alzheimer’s disease. This thesis focused on the expression and crystallization the fragment antigen binding antibody fragment A4. A fragment antigen binding fragment was chosen to be worked with as it is more stable than many other antibody fragments. A4 is important in Alzheimer’s disease as it is able to identify toxic beta amyloid. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Chemical Engineering 2018

Le resvératrol, stilbène produit naturellement dans les grappes de raisin, possède un pouvoir anti-tumoral caractérisé par ses effets pléïotropiques. La molécule s’est ainsi montrée capable d’inhiber la cancérogenèse en agissant à de multiples niveaux. Son incidence sur la croissance tumorale in vitro est généralement associée à une perturbation dans le cycle cellulaire et à une induction d’apoptose. De nombreuses molécules dérivées du resvératrol se sont montrées également efficaces pour moduler la croissance tumorale. Nous avons entrepris au cours de ces travaux de thèse d’étudier les activités biologiques de stilbènes issus d’une production de culture cellulaire de vigne. Les résultats de cette étude mettent en évidence une réduction de la croissance tumorale, dans un modèle d’étude in vitro de mélanome humain, pour le resvératrol et quatre oligomères de resvératrol bioproduits. L’étude plus approfondie de trois oligomères de resvératrol a permis de révéler des différences notables par rapport entre les effets du resvératrol et ses dérivés. En effet, bien que l’inhibition de la viabilité cellulaire des lignées cancéreuses s’accompagne d’une perturbation du cycle cellulaire pour le resvératrol et ses dérivés, elle se traduit différemment selon les composés. L’action du resvératrol sur le cycle cellulaire conduit à une nette augmentation des cellules en phase S, tandis que les oligomères de resvératrol n’induisent pas d’accumulation cellulaire franche dans une phase du cycle. De plus les oligomères de resvératrol présentent des capacités anti-invasives et anti-migratoires qui ne sont pas retrouvées chez le resvératrol. Enfin l’étude sur des fibroblastes normaux d’adultes (FNA) souligne que les dérivés du resvératrol diminuent la viabilité de cellules normales et cancéreuses à des concentrations similaires contrairement au resvératrol dont l’action est nettement inférieure sur les cellules saines. Cependant le pouvoir cytotoxique du resvératrol et de ses dérivés reste beaucoup plus faible chez les cellules normales. / Resveratrol, a natural stilbene found in the grapevine, exhibits pleiotropic antitumor activities. This molecule has been shown to inhibit the cancerogenesis processes at different levels. Its impact in tumor growth, in vitro, is generally associate with a disruption in cell cycle and an apoptosis induction. Various resveratrol derivatives appear also efficient to modulate tumor growth. We have studied, during this work, biological activities of stilbenes produced by grapevine cell cutures. Our results show a decrease in melanoma human growth, in vitro, for bioproduced resveratrol oligomers as well as resveratrol itself. Our experiments underline distinct effects between resveratrol and its derivatives. Indeed, all compounds disrupt cell cycle, but resveratrol induces S-phase arrest while resveratrol oligomers failed to induce a clearly phase arrest. Moreover, only resveratrol oligomers only have the ability to counteract invasive and migratory properties of melanoma cells. Finally, experiments performed in normal human fibroblasts study show that resveratrol oligomers present a similar potential to reduce viability of cancer as well as normal cells contrary to resveratrol which is less efficient in normal cells. However the cytotoxicity of resveratrol and its derivatives is significantly reduced on normal cells.

La spondylarthrite ankylosante (SA), la forme la plus commune des spondylarthrites (SpA), est fortement associée à la molécule du CMH de classe I HLA-B27 mais le rôle de cet antigène d'histocompatibilité dans le développement de ces pathologies reste encore inexpliqué. L’étude des rats transgéniques HLA-B27, développant une pathologie inflammatoire spontanée ressemblant aux SpA, a permis de confirmer l’implication directe du HLA-B27 et de corréler l’apparition des symptômes avec une forte expression de cette molécule. De plus, il a été montré que l’HLA-B27 présentait une propension particulière au mauvais repliement et à la formation d’oligomères de chaînes lourdes. L’objectif de mon travail de thèse était de déterminer si le trafic et/ou la formation d’oligomères du HLA-B27 étaient corrélés à sa surexpression. Pour cela, notre équipe a développé des protéines de fusion (HLA-BYFP et HLA-BRLuc) ainsi que la technique BRET afin d’étudier les interactions HLA-B/HLA-B. Au moyen de ce système expérimental, nous avons montré la formation de vésicules intracellulaires riches en protéines HLA-B mal repliées lorsqu’elles étaient fortement exprimées, qu'il s'agisse d'allèles associés à la SA (HLA-B*2702, -05, et -07) ou non (HLA-B*2706, et -09, HLA-B*0702). Cependant, ce phénomène était significativement plus prononcé pour les sous-types associés à la SA. Dans les conditions de forte expression, nous avons également observé que les sous-types associés à la SA formaient des oligomères qui se comportent différemment de ceux formés par la protéine HLA-B7. Ce phénomène ne semble pas être dû au déclenchement de la réponse cellulaire « Unfolded Protein Response » (UPR) et n’est pas abrogé par l’inhibition du protéasome. / Ankylosing spondylitis (AS), the most common form of spondyloarthritis (SpA), is strongly associated with the MHC class I HLA-B27 molecule. Although this association has been largely studied, mechanisms of pathology remain unclear. Development of a spontaneous inflammatory disease resembling human SpA in HLA-B27 transgenic rats confirmed the direct involvement of HLA-B27 and allowed to associate disease development with high expression levels of this molecule. Moreover, the HLA-B27 protein has an enhanced propensity to misfold and form aberrant disulfide linked heavy chain oligomers in the endoplasmic reticulum and at the cell surface. The goal of my thesis work was to determine if the HLA-B27 traffic and/or its ability to form oligomers are involved in this requirement of overexpression. For that, our team has developed fusion proteins ((HLA-BYFP and HLA-BRLuc) and the BRET technique to study, in vitro, the HLA-B/HLA-B interactions. Using this experimental system, we have shown the formation of intracellular vesicles, in which misfolded/unfolded HLA-B proteins accumulated when they were highly expressed, for both AS-associated alleles (HLA-B*2702, -05, et -07) or not (HLA-B*2706, et -09, HLA-B*0702). This phenomenon is strongly pronounced for AS-associated subtypes. For high-level expression, we also observed that the AS-associated subtypes form oligomers that behave differently from those formed by the HLA-B7 control protein. This phenomenon doesn’t appear to be due to unfolded protein response (UPR) triggering and is not abrogated by proteasome inhibition.

Dans cette thèse nous avons étudié le stade débutant de la maladie d'Alzheimer par deux approches distinctes. D'un point de vue fondamental, nous avons étudié le rôle des oligomères d'Aß dans un modèle d'injection intracérébrale de ces espèces solubles chez la souris sauvage. Nous avons notamment montré que ces injections engendraient chez l'animal des désordres mnésiques aigus et réversibles qui s'apparentent à la maladie d'Alzheimer. Nous avons aussi mis en évidence une diminution d'expression d'une protéine post-synaptique (PSD95), une augmentation de la phosphorylation de la protéine Tau et une hyperactivation neuronale induites par ces injections, Ces modifications histo-fonctionnelles généralisées concordent avec le profil de dissémination diffus des solutions peptidiques injectées comme en atteste la mise en évidence de peptide Aß dans des régions distantes du site d'injection en immunohistochimie mais aussi en spectrométrie de masse. D'un point de vue clinique nous avons étudié la valeur du Rappel Libre/Rappel Indicé 16 items (RLRI16), un test de mémoire épisodique, au sein d'une cohorte de patients consultant pour une plainte mnésique ayant participé à un essai thérapeutique multicentrique national. Dans cette cohorte, le RLRI16 s'est avéré être le meilleur prédicteur de la survenue d'une démence d'Alzheimer probable dans les 5 ans qui ont suivi son administration. Le grand nombre de participants, la durée de l'étude et le mode de recrutement (par les généralistes) nous ont permis de proposer des valeurs seuils qui pourront aider le clinicien dans sa pratique quotidienne et permettront de définir des critères d'inclusion dans de nouveaux essais thérapeutiques. / We studied the early phase of Alzheimer’s disease with two approaches, experimental and clinical. Firstly, experimentally, we injected Aβ oligomers in the brain of wild type mice. We showed that these soluble species elicited memory impairment reminiscent of those found in AD although in our case they were both acute and reversible. We also evidenced a decrease in the expression of a postsynaptic protein (PSD95), an increase in the phosphorylation of Tau and a neuronal hyperactivity one week after these injections. These histo-functional changes were observed throughout the brain. The diffusion of the Aß injectate shown by immunohistochemistry and by mass spectrometry imaging was widespread. Clinically, we confirmed the usefulness of a memory test, the Free and Cued Selective Reminding Test (FCSRT) to predict the risk of dementia of the Alzheimer’s type (DAt) up to 5 years prior to its onset. This was made possible by the study of a cohort of patients who consulted for memory complaints and were then included in a multicentric national clinical trial conducted in France. In this cohort, the FCSRT proved to be the best predictor of the further conversion to a DAt. The large number of participants, length of the follow-up and recruitment type (mainly by the general practitioners) allowed us to derive thresholds to be used by clinicians in their daily practice or as inclusion criteria in new clinical trials.

Au cours de cette thèse, nous avons synthétisé et caractérisé de nouveaux composés en utilisant le macrocycle porphyrine en tant que brique moléculaire. L’objectif, après la synthèse, était d’étudier les propriétés photophysiques de ces nouvelles molécules. Plus précisément, nous avons considérés trois groupes de dendrimères fluorènyles-porphyrines et deux oligomères avec des structures conjuguées. Les corrélations structures et propriétés optiques ont été discutées en détail, ainsi que le transfert d’énergie du dendron conjugué donneur. Dans le premier chapitre, nous avons décrit la chimie des porphyrines en considérant surtout trois aspects: (i) structure, (ii) propriétés optiques et (iii) méthode synthétique. Nous avons également reporté les porphyrines préalablement étudiées dans notre groupe de recherche et proposé de nouveaux modèles lors de cette thèse. Dans le deuxième chapitre, nous avons étudié l’influence de la position de substitution du phényle sur le coeur central qui est la porphyrine TPP. Deux groupes de nouveaux dendrimères ont été synthétisés avec différentes positions de substitution du phényle de la TPP: série parasubstituée TPP1, TPP2 et TPP3, et série méta-substituée TPP4, TPP5 et TPP6. Ces dendrimères ont tous des dendrons conjugués avec des ponts phényl-alcynes et des groupements fluorènyles terminaux. Dans le troisième chapitre, pour étudier l’influence des antennes périphériques, une série de dendrimères de porphyrine à base de TFP avec différentes positions de fluorènyles dans les dendrons conjugués (fluorényle central, fluorényle pontant et fluorényle terminal): TFP1, TFP2 et TFP3 a été synthétisée. Le fluorényle central influence principalement l’émission et le rendement quantique, alors que le fluorényle ponté et le fluorényle terminal ont un plutôt un effet sur l’absorption et l’émission du dendron en raison du transfert d’énergie prenant effet. Pour le plus gros dendrimère TFP3, lors de l’excitation du dendron, une émission résiduelle lors du processus de transfert est observée due à une trop grande distance entre ce chromophore et le coeur de la porphyrine. Dans le quatrième chapitre, afin d’étudier l’influence des connexions dans le dendron, deux nouveaux dendrimères de porphyrine incorporant des ponts vinyles et alcynyles, TPP-D et TFP-D, ont été synthétisés et comparés aux analogues avec des ponts alcynes TPP-T et TFP-T. Ces ponts avec des doubles liaisons influencent dans une certaine mesure les propriétés optiques des dendrimères de porphyrine en fonction des positions occupées. Dans le dernier chapitre, deux oligomères (un dimère linéaire et en un trimère en étoile), ont été synthétisés à partir du même monomère de porphyrine avec TFP comme groupement terminaux. / During this thesis, we have worked on the synthesis and characterization of new compounds using the porphyrin macrocycle as a starting material. The aim, after synthesis, was to study the photophysical properties of these new molecules. More precisely, we have synthesized and characterized three groups of fluorenyl-porphyrin dendrimers and two oligomers in conjugated structures. Their correlation on optical property-structure have been discussed in detail, as well as the energy transfer processes from the conjugated dendron donor to porphyrin acceptor. In the first chapter, we introduce the general background of the porphyrin chemistry based on three aspects: (i) structure, (ii) optical properties and (iii) synthetic methods. We further review prior porphyrin studies done in our group and propose new molecular designs based on these results. In the second chapter, we study the influence of substitution position and nature of the antennae on the central core. Two groups of new TPP-cored porphyrin dendrimers were synthesized according to different substituted positions on the peripheral phenyl rings: para-substituted series TPP1, TPP2 and TPP3, and meta-substituted ones TPP4, TPP5 and TPP6. All have conjugated dendrons with bridged phenyl-alkynyl and are terminated by fluorenyl groups. In the third chapter, we study the influence of positions of light absorbers. To this aim, a series of TFP-cored porphyrin dendrimers presenting fluorenyls in conjugated dendrons on different positions is reported (core fluorenyl, bridging fluorenyl and terminal fluorenyl): TFP1, TFP2 and TFP3. The core fluorenyl mainly influences emission peaks and quantum yield, while the bridging fluorenyl and terminal fluorenyl have a large effect on the dendron absorption and on the energy transfer efficiency. Thus, for the largest dendrimer TFP3, dendron emission is not totally quenched by long distance energy transfer process when exciting the peripheral dendrons. In the fourth chapter, we study the influence of linkages in the Dendron. Thus, two new porphyrin dendrimers with bridged vinyl, TPP-D and TFP-D, were synthesized and compared to analogues with alkynyl bridged TPP-T and TFP-T. Vinyl and alkynyl bridges are shown to influence the optical properties of the porphyrin dendrimers to a certain extent depending on the substituted positions. Finally, in the last chapter, two oligomers with n-butyl substituted TFP as terminal group, a linear dimer and a star – shaped trimer, were synthesized from the same porphyrin monomer.

Density functional (ca, BLYP, BPW91, B3LYP and B3PW91), MP2 and CCSD(T) methods in combination with LANL2DZ or cc-pVxZ-PP (where x=D(double), T(triple) Q(quadruple), and 5(quintuple)) basis sets have been employed in computing electronic transition energies of zinc and cadmium monomers. CCSD(T)/aug-cc-pV5Z-PP combination finds values that are 150 cm-1 from the experimental value for the zinc monomer and 240 cm-1 remove from the cadmium monomer excitation experimental value. These method/basis set combinations are also used to find spectroscopic values (re, De, we, wexe, Be , and Te) that rival experimental values for dimers and excimers. Examples of this can be seen with the CCSD(T)/aug-cc-pV5Z-PP combination phosphorescent emission results. The values found are within 120 cm-1 of the zinc emission energy and 290 cm-1 of the cadmium emission energy. While this combination rigorously models spectroscopic constants for monomers, dimers, and excimers, it does not efficiently model these constants for larger clusters with available modern computational resources. It is important to show spectroscopic trends (bonding, phosphorescent excitation and emissions) as clusters increase as the monomer and dimer emission energies do not model solid state metallophilic interactions and phosphorescence. The MP2/LANL2DZ combinations show qualitative cooperative bonding trends in group oligomers and extended excimers as size increases and shape change. Changes in excitation and emission energies are also shown as a function of size and shape of the clusters.

In this Thesis, the structure of thin films formed by a conducting polymer, polyaniline, was studied using mainly infrared and Raman spectroscopies. That led to the study of aniline oligomers. The oligomers play a key role in the formation of thin films and nanostructures of polyaniline. Furthermore, the Thesis deals with the carbonization of various forms of polyaniline (granular polyaniline base, thin films of polyaniline salt, multi-wall carbon nanotubes coated with polyaniline salt or base, polyaniline nanotubes/nanorods prepared in the presence of ethanol). The two topics, aniline oligomers and carbonization of polyaniline, are connected by a paper concerning the carbonization of microspheres formed during oxidation of aniline in alkaline medium. Optical microscopy, transmission and scanning electron microscopy, UV-Vis spectroscopy, spectroscopic ellipsometry, wide angle X-ray scattering and thermogravimetric analysis were used.