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Research themes of Team CPCP

Project 2 : Synthesis of organic-inorganic nanocomposite materials

1 – Nanocomposites à base d’oxyde de fer

Dans la perspective d’applications biomédicales (traitement du cancer par hyperthermie, utilisation en tant qu’agent de contraste en IRM, vectorisation de principes actifs, etc…), les matériaux hybrides à base de nanoparticules magnétiques d’oxyde de fer et de « biopolymère » font actuellement l’objet d’un intérêt croissant. Nous avons ainsi porté notre attention sur la poly(e-caprolactone), le poly(oxyde d’éthylène) et la maghémite (g-Fe2O3) (synthétisée au laboratoire et dont la taille des particules élémentaires est inférieure à 10 nm), en vue de synthétiser des matériaux combinant les propriétés superparamagnétiques de l’oxyde de fer à celle de biocompatibilité du polyester et du polyéther. L’utilisation de différentes techniques de greffage (« graft to », « graft from » et « graft through ») a permis l’obtention de nanocomposites à base d’oxyde de fer et de POE ou PCL parfaitement définis et comportant des teneurs élevées en polymère (70% environ en masse). Les nanocomposites à base de POE peuvent être dispersés dans l’eau pour donner des dispersions stables sur plusieurs jours. Des analyses par microscopie électronique à transmission (MET) ont montré que les particules étaient sphériques et homogènes en taille.

2 – Synthèse de matériaux magnétiques

Dans le cadre d’une collaboration avec J. Brendle (Laboratoire des Matériaux à Porosité Contrôlée de Mulhouse) des nanocomposites à base de maghémite (g-Fe2O3) ont été synthétisés en vue d’introduire les propriétés superparamagnétiques de l’oxyde de fer dans différentes matrices polymères obtenues par photopolymérisation. Afin de compatibiliser ces nanoparticules avec les matrices, des fonctionnalisations de surface ont été réalisées. Deux types d’organosilanes (mono et triméthoxysilane), comportant des groupements fonctionnels de natures différentes (amine, époxy et méthacrylate), ont ainsi été greffés sur les particules de maghémite préalablement synthétisées. L’incorporation de ces particules greffées dans différents monomères photopolymérisables a été étudiée. Nous avons ainsi montré que la présence de ces nanoparticules n’interférait pas avec la photopolymérisation. Dans un second temps, des charges lamellaires ont été ajoutées. Ainsi, la photopolymérisation sous rayonnement UV du mélange monomère/maghémite/argile a permis d’obtenir en quelques secondes un photomatériau magnétique renforcé. La photopolymérisation est ici particulièrement adaptée à la mise en œuvre de tels composites car elle conduit à une réticulation rapide, à température ambiante.