Projets ANR

Coordinateur : J.F. Dayen

Reponsable scientifique IS2M : L.Simon

02/2020-08/2023

MIXES est un projet de recherche collaboratif explorant les propriétés fondamentales électroniques et structurales de nouveaux nanomatériaux 2D-0D, obtenus par croissance par voie sèche, compatible avec les procédés de l’industrie microélectronique. Nos premiers résultats montrent que ces structures, une fois implantées dans des jonctions tunnel, présentent des propriétés magnéto- Coulomb et d’oscillations de Coulomb très robustes, préservées pour des dispositifs jusqu’à un million de fois plus grands que l’état de l’art. Ces résultats ont soulevé de nombreuses questions quant aux mécanismes physiques fondamentaux sous-jacents qui sont adressées par ce projet. En particulier, nous adresserons les questions fondamentales suivantes : i) Quelle est la nature chimique/structurelle/électronique de l’interface 2D/0D ? Comment les propriétés structurales et électroniques locales/étendues du nanomatériau 2D/0D sont influencées par la nature de l’interface 2D/0D, lorsque celle-ci varie de liaison de type van der Waals à liaison covalente ? (ii) Quel est le mécanisme clé derrière de nombreux nanoclusters dissemblables se comportant apparemment comme des entités uniques ou identiques dans le nanomatériau 2D-0D ? Comment le maîtriser pour un traitement simple et à grande échelle d’un dispositif à un seul électron ? iii) Peut-on l’étendre à d’autres matériaux 2D comme les métaux de transition dichalcogènes ? iv) Comment tirer partie de ces propriétés pour réaliser de nouveaux dispositifs multifonctionnels à électron unique ? Nous suivons une approche multidisciplinaire couvrant la modélisation ab-initio, les sciences de surface, l’analyse structurale, la nanofabrication et le transport. Notre objectif final est d’utiliser ces nouvelles connaissances pour développer de nouveaux dispositifs à un électron multifonctionnels opérant jusqu’à la température ambiante.

Coordinateur : Jean-Luc Fillaut

Reponsable scientifique IS2M : Jean-Pierre Malval

2020-2023

This project is devoted to the engineering of sub-micrometer structured polymer materials dedicated to luminescent multi-purpose chemical sensing.

Our approach is based on the two-photon assisted fabrication and post-functionalization of 3D polymer materials for implementing molecular luminescent reporters and probes

Coordinateur : Marc Frouin

Reponsable scientifique IS2M : Olivier Soppera

01/11/2019-30/04/2023

L’insuffisance cardiaque (IC) est un problème majeur de santé publique touchant 23M de personnes dans le monde. Les malades doivent être surveillés fréquemment.
L’objectif final de DYNABIO est de créer un dispositif portable assurant un suivi continu des principaux biomarqueurs de l’IC à l’aide de nanocapteurs biocompatibles non invasifs. Il permettra une surveillance continue des patients instables sans besoin de robots pour analyser fréquemment des échantillons sanguins. Il sera capable de piloter dynamiquement la santé du patient à l’aide de la mesure des principaux biomarqueurs de l’IC par des capteurs prélevant des liquides sous-cutanés ou des échantillons de sang microvascularisés.

Coordinateur :

Reponsable scientifique IS2M : Simona Bennici

01/10/2021-31/03/2025

An alternative strategy to CO₂ storage, is the so-called carbon capture and utilization (CCU) process, where captured CO₂ is utilized as a feedstock and converted catalytically into value-added hydrocarbons, such as methane and methanol. Recently, an integrated CO₂ capture and utilization (ICCU) process, by which CO₂ is first captured and subsequently converted to a chemical commodity or fuel in a single fixed-bed reactor under isothermal conditions, has attracted a great deal of interest.

The main breakthrough of the DuCaCO2 proposal is to deliver materials for more efficient ICCU processes. This will be accomplished by developing a targeted number of novel nanocomposite DFM catalysts. The strategy for achieving the project goals includes the synthesis of novel materials and the employment of in situ advanced physicochemical characterization and analysis techniques to understand the underlying phenomena which define the performance and stability of the DFM. The interaction between advanced characterization and catalytic testing experiments will stimulate a learning process and will rationally guide all activities aimed at developing a prototype DFM catalyst. Moreover, the project will determine the feasibility of the developed materials in standard ICCU applications, by testing them in a specially developed setup under realistic conditions and relatively long term and use. These data will be used as a feedback for techno-economic assessment of the proposed presses.

Coordinateur :

Reponsable scientifique IS2M : Jacques Lalevée

01/11/2021-30/04/2025

Coordinateur :

Responsable scientifique IS2M : Olivier Soppera

01/04/2022-31/03/2026

Photochemistry and phOtophysics of Plasmons towards fully COntRolled Nanolocalized polymerization

Coordinateur :

Responsable scientifique IS2M : Olivier Soppera

01/03/2022-28/02/2026

Photochemistry and phOtophysics of Plasmons towards fully COntRolled Nanolocalized polymerization

Coordinateur :

Responsable scientifique IS2M : Arnaud Spangenberg

01/02/2022-31/01/2026

Sur la base du besoin croissant de micro-nanorobots identifié dans le SRA 2014-2024 (Europe), la fabrication et le développement de dispositifs à l’échelle nanométrique et de systèmes nanoélectromécaniques qui utilisent des nanomatériaux nécessitent des nanorobots pour réaliser des positionnements, détections et assemblages avec des résolutions nanométriques. La nanorobotique est confrontée à un défi majeur et passionnant : la nécessité d’interagir avec la matière de la manière la plus localisée possible et de proposer des solutions fonctionnant dans des espaces confinés qui ne se limitent pas à des applications très spécialisées.   

Pour surmonter les limites actuelles en matière de dextérité, de compacité, de portée et de précision, une solution pertinente est la fabrication de structures robotisées 3D de moins que quelques millimètres et capables de mouvements précis et dextres (la microscopie à force atomique, le robot basé sur les MEMS en sont des exemples typiques) dans des espaces confinés où la manipulation sans contact n’est pas possible. Le projet PNanoBot vise à étudier le développement de structures nanorobotiques montées sur l’extrémité de fibres optiques et fabriquées par stéréolithographie biphotonique. L’objectif est la conception de la prochaine génération de nanorobots au comportement complexe, résultant de la combinaison d’une architecture innovante (type métamatériaux) et d’une brique matériau photo-activable afin d’offrir différents leviers de contrôle. L’actionnement est réalisé par le faisceau laser dans le cœur de la fibre en contrôlant le flux optique et la longueur d’onde. PNanoBot prévoit d’atteindre un rapport espace atteignable / volume robot au-dessus de l’état de l’art en préservant les performances robotiques requises à l’échelle nanométrique (précision et répétabilité de 10 nm).

Coordinateur : Jean-Louis Clément

Reponsable scientifique IS2M : Arnaud Spangenberg

01/11/2019-31/10/2023

L’impression 3D a considérablement facilité la fabrication de dispositifs (objets) complexes par leur forme et sophistiqués par leurs propriétés dans divers domaines de recherche fondamentaux en termes de coût, de temps et d’accessibilité. Les imprimantes 3D peuvent fabriquer des objets dont la taille varie de quelques microns avec la stéréolithographie à deux photons (TPS) au centimètre. Dans le domaine des circuits micro-fluidiques, la facilité de mise en œuvre et la commodité de l’impression 3D de structures complexes conçues numériquement (CAO 3D) font concurrence aux techniques et méthodes couramment utilisées en Soft-Lithographie. L’impression 3D permet la fabrication directe et rapide de puces micro-fluidiques en s’affranchissant de ces méthodes lourdes à mettre en oeuvre. Parmi toutes les technologies d’impression 3D, la stéréolithographie (SLA) a particulièrement attiré l’attention puisqu’elle est extrêmement précise et que des structures très fines (par exemple canaux de diamètre interne < 100 µm) peuvent être obtenues.

Dans ce contexte, les polymères sont les matériaux de choix. Cependant, la principale limitation repose sur le fait que les propriétés du monomère choisi imposent la chimie de surface de l’objet envisagé. Si sur le plan technologique, la résolution et la rapidité d’écriture ont nettement été améliorées, la diversité chimique de la surface de l’objet ainsi que la structuration de cette diversité, sont peu explorées. A ce jour, il n’est pas encore possible de modifier la chimie des surfaces d’une manière simple à partir d’imprimantes 3D, autres que par des traitements de post-fabrication qui bien qu’efficaces sont lourds à mettre en œuvre. Cela devient même un « casse-tête » insoluble quand ces modifications chimiques de surface doivent être localisées en des endroits bien précis de l’objet.

Le projet 3D-CustomSurf vise à développer de nouveaux photo-amorceurs uniques par leurs propriétés et à développer de nouvelles méthodologies dans les techniques de fabrication additive 3DP-UV (mm-cm) et TPS (µm). Notre approche repose sur l’utilisation de techniques de photo-polymérisation radicalaire contrôlées (photo-RDRP, en particulier la NMP2) adaptées aux conditions spécifiques de la fabrication 3D pour la fabrication de circuit micro-fluidiques. Notre stratégie sera un atout pour modifier facilement et à façon la chimie de la surface interne de canaux d’un circuit micro-fluidique dédié à la fabrication de microémulsion, aujourd’hui limitée par de nombreuses étapes de post fabrication.

Notre stratégie repose sur i) le design et la synthèse d’alcoxyamines photosensibles (photo-amorceurs, NMP2) uniques, portant des chromophores spécifiques pour la fabrication 3DP-UV et TPS ii) une étude de leurs propriétés photo-physiques et chimiques iii) une étude approfondie de leur efficacité pour une première polymérisation et une repolymérisation (polymérisation vivante) dans un contexte d’écriture laser (3DP-UV, TPS) iv) la mise en place de méthodes pour une première polymérisation (3DP-UV) suivie d’une fonctionnalisation de la surface interne (chimique et structuration) par TPS de prototypes simples tels que des tubes v) la fabrication d’un dispositif micro-fluidique dédié à la fabrication d’une micro double émulsion et dont la chimie de la surface des canaux est modifiée pour répondre à la vocation particulière de ce dispositif.

Associer l’écriture laser aux méthodologies RDRP est une nouvelle approche peu explorée, notamment dans la stéréolithographie 2 photons (TPS). Cette nouveauté et surtout l’absence d’études approfondies sur les phénomènes chimiques et physiques impliqués au cours du processus de fabrication 3D explique l’absence d’une telle approche. La NMP2 couplée aux techniques d’impression laser permet de considérer l’objet d’une part et la modification de sa surface (chimie et structuration) d’autre part dans un protocole d’une grande simplicité.

Coordinateur : Noëlle Mathieu

Reponsable scientifique IS2M : Karine Anselme

01/03/2020-31/08/2023

Les cancers pelviens sont parmi les cancers les plus fréquemment diagnostiqués dans le monde. La radiothérapie (RT) joue un rôle croissant dans la prise en charge des maladies pelviennes malignes. Même si de grandes avancées ont été réalisées dans les techniques de délivrance de RT, l’exposition aux rayonnements de volumes significatifs de l’intestin normal persiste, ce qui impacte sur la qualité de vie du patient après le traitement. L’incidence du cancer augmente et la mortalité par cancer diminue au cours des dernières décennies avec un nombre de survivants du cancer qui a presque triplé au cours de la même période. Avec une cohorte croissante de survivants du cancer, les efforts pour gérer les effets indésirables de la RT doivent être intensifiés. Les thérapies actuelles sont simplement palliatives et aucun traitement curatif n’existe. Plusieurs médicaments ont été étudiés pour prévenir la maladie pelvienne induite par les rayonnements (PRD), l’amifostine, le dérivé de l’acide 5-aminosalicylique (5-ASA), l’analogue de la prostaglandine, le sucralfate et les glucocorticoïdes. Ces molécules pharmacologiques pourraient en outre induire des effets indésirables, en particulier lorsqu’elles sont administrées par voie systémique avec une utilisation prolongée. Une autre stratégie, utilisant des cellules stromales mésenchymateuses (CSM), a montré des résultats encourageants dans des modèles animaux (rats et porcs), et pourrait être une nouvelle perspective pour induire la régénération du côlon.

Aujourd’hui, aucun dispositif médical n’existe pour le traitement du côlon malgré le nombre important de pathologies inflammatoires coliques. Seules quelques études ont démontré un effet potentiel des hydrogels délivrés par lavement. L’objectif d’OPENN est de développer un dispositif médical innovant dédié au côlon et qui pourrait être facilement implanté par des chirurgiens utilisant la coloscopie. Ce nouveau dispositif médical sera conçu avec des films de polymères bicouche auto-roulés chargés de molécules anti-inflammatoires ou de CSM. In situ, le tube bicouche auto-enroulé se dépliera, se fixera sélectivement à la zone endommagée et libèrera des molécules anti-inflammatoires ou des molécules bioactives produites par des CSM par diffusion dirigée vers la muqueuse enflammée. Le bénéfice thérapeutique de ce nouveau patch sera testé in vivo dans un modèle de rat qui développe des lésions coliques similaires à celles induites chez des patients souffrant d’effets secondaires sévères après radiothérapie.

Le projet OPENN sera organisé en Workpackages pour développer des tubes auto-enroulés avec des polymères bicouches (WP2), charger les tubes auto-enroulés avec des molécules anti-inflammatoires et analyser leur libération (WP3), développer les tubes auto-enroulés et contrôler la viabilité des cellules (WP4), et tester dans notre modèle de rat irradié localement et développant des lésions histologiquement proches de celles observées chez les patients, le bénéfice thérapeutique des dispositifs sur la structure et la fonction du côlon (WP5). Le projet OPENN aura un impact sur le développement et le transfert de connaissances dans le domaine des biomatériaux et des dispositifs médicaux implantables innovants pour renforcer la position française dans ce domaine. Le potentiel de commercialisation de ce projet est important puisque les traitements anti-inflammatoires systémiques utilisés pour les maladies chroniques induisent de nombreux effets indésirables. De plus, l’utilisation de patch auto-enroulé chargé de CSM est très innovante et apportera un nouveau concept en médecine régénérative. Le consortium du projet OPENN regroupe des physiciens, des chimistes et des biologistes autour d’une problématique de recherche translationnelle dédié à la santé publique.

Coordinateur : Andrey Ryzhikov

Reponsable scientifique IS2M : Andrey Ryzhikov

01/01/2020-31/12/2022

Coordinateur : Olivier Soppera

Reponsable scientifique IS2M : Olivier Soppera

01/11/2018-30/06/2023

Coordinateur : Fabien Grasset

Reponsable scientifique IS2M : Dominique Berling

01/01/2019-31/01/2023

DUVNANO est un projet multidisciplinaire qui vise à répondre à la demande de nouveaux procédés simples pour la préparation de couches minces en proposant l’utilisation combinée de solutions de nanocristaux colloïdaux et des procédés de photolithographie en UV profonds (DUV : 266 & 193 nm) DUVNANO est un projet PRC regroupant 2 partenaires hautement spécialisés en chimie colloïdale et photolithographie DUV respectivement : Laboratory for Innovative Key Materials and Structure – LINK (CNRS UMI 3629) et Institut de Science des Matériaux de Mulhouse – IS2M (CNRS UMR 7361). En accord avec l’axe 2 du défi 3, DUVNANO fait le choix de couvrir un large éventail de matériaux pour mettre en place un nouveau processus plutôt que de viser une application particulière. Le contrôle de ce nouveau procédé sera toutefois validé au travers de la réalisation de composants simples tels que des transistors à effet de champ (FET) ou des réseaux optiques, dispositifs qui trouvent leur intérêt dans le domaine des « smart windows » par exemple.

L’originalité de DUVNANO réside dans l’utilisation de solutions de nanocristaux colloïdaux en tant qu’éléments photosensibles de tonalité négative pour l’écriture directe de microstructures fonctionnelles par photolithographie DUV. L’irradiation par DUV a en effet la propriété unique de permettre la réticulation de nanocristaux (NCs) ou de nanoparticules (NPs) sans aucun traitement thermique supplémentaire. Avec ce procédé, des films minces inorganiques micro-nanostructurés pourraient être obtenus en une seule étape, à température ambiante, par un procédé simple et compatible avec des substrats flexibles. La recherche sur les matériaux de revêtement et les procédés adaptés à des voies de synthèse en solution présente un grand intérêt d’un point de vue industriel. En effet, les films minces jouent un rôle très important et indispensable dans la vie quotidienne avec une valeur marchande estimée à environ 10 milliards de dollars d’ici 2018.

Le projet DUVNANO est organisé en 4 tâches principales, incluant une tâche 0 dédiée au management du projet (leader : LINK). La tâche 1 (leader : LINK) se focalisera sur la synthèse et la caractérisation des solutions colloïdales monodisperses d’oxydes métalliques (ZnO, Fe2O3, SiO2…) ou clusters métalliques (Mo, Ta, Nb, Cu). L’élaboration et la caractérisation de films minces de qualité optique à partir de ces solutions par spin-coating, dip-coating ou électrophorèse fait également partie des objectifs de cette tâche. La tâche 2 (leader : IS2M) concernera l’application en photolithographie des couches minces. L’étude des mécanismes de photoréticulation des films de NC sera un objectif prioritaire. L’écriture par laser DUV de nano ou microstructures couvrant une grande gamme de résolution constitue un autre enjeu technologique important. Cette tâche inclue également la fabrication de dispositifs basiques définis précédemment. Les matériaux ainsi préparés par ce procédé ainsi que les dispositifs seront étudiés en profondeur dans la tâche 3 (co-leader : LINK& IS2M). Les propriétés optiques, électriques et magnétiques seront corrélées à la structure des matériaux et comparées aux propriétés obtenues par d’autres procédés.

Par rapport aux travaux antérieurs (Wang et al, Science 2017), nous proposons dans DUVNANO de développer un procédé plus simple et plus rapide de préparation de films minces et nous attendons également une amélioration des propriétés de nanomatériaux par une amélioration du couplage interparticulaire grâce au procédé laser. Ce projet se base sur les premiers travaux réalisés entre les 2 partenaires montrant la possibilité de réticuler des NP colloïdales. Cette preuve de concept, pierre angulaire de l’objectif dans ce projet, doit permettre de minimiser les risques et d’obtenir, directement après irradiation DUV, des matériaux entièrement inorganiques et nanocristallisés.

Coordinateur : Damien Riedel

Reponsable scientifique IS2M : Philippe Sonnet

01/01/2019-31/12/2022

Le projet CHACRA vise l’étude fondamentale des processus de transfert de charge (CT) sur des assemblages moléculaires adsorbés sur une surface de silicium fonctionnalisée par une couche isolante. Nos récents travaux expérimentaux concernant la manipulation et le découplage électronique de molécules individuelles sur du silicium épitaxié par le CaF2 ainsi que le transfert de charge sur des homodimères de Fe-tetraphenyl-porphyrines nous permettent d’envisager d’utiliser la microscopie à effet tunnel à basse température (9 K) couplée à une mesure de luminescence pour induire, analyser et contrôler des CT sur des assemblages moléculaires (MA) modèles simples. Notre stratégie est de réunir des savoir-faire et expertises ad-hoc afin d’obtenir des conditions de travail innovantes uniques en France pour l’étude des CT à l’échelle atomique. Pour cela, nous nous focaliserons sur l’utilisation de molécules de la famille des métalloporphyrines que nous étudierons en dimères ou trimères covalents ou non. La forme dimère représente un système type donneur-accepteur (DA) pour lequel l’influence de la conformation de la structure électronique initiale sur l’efficacité du CT sera étudiée grâce à l’injection de charges très localisées via une pointe STM. Le modèle trimère vise à modéliser l’effet d’un pont moléculaire entre DA sur les processus de CT. Nous envisageons également d’analyser et comprendre les effets de la surface en manipulant les molécules étudiées à l’échelle nanométrique. L’ensemble permettra de mettre en évidence divers processus tels que les CT tunnel, résonnant, par saut ou superexchange. Il s’agira de détecter séquentiellement un changement de conformation couplé ou non à l’observation de molécules chargées (transfert d’électron ou de trou) par une étude statistique.

Nous envisageons également l’analyse du transfert de charge via la détection de la luminescence émise par le groupement moléculaire ainsi que l’analyse statistique du clignotement du signal optique émis par le MA. Ainsi, l’utilisation de lanthanide comme métal central permettra d’obtenir des caractéristiques spécifiques de spectre d’émission en termes de longueurs d’ondes et de durées de vie (déclins de luminescence) durant l’excitation. Pour former des dimères et trimères covalents sur la surface isolante, nous ferons appel à l’expertise de l’ICMMO afin de synthétiser des molécules possédant des groupements C-Bret les utiliser comme ligands réactifs. Les méthodes de synthèse de ces molécules sont bien connues et parfaitement maîtrisées par l’équipe concernée et l’insertion de métaux de transition ou de lanthanides ne présente pas de complexité particulière. Ces études seront renforcées par notre expertise en simulation numérique des systèmes de grande taille tenant compte des interactions moléculaires à longues portées. Pour cela nous envisageons d’utiliser différents codes exploitant la théorie de la fonctionnelle de la densité et les interactions de van der Waals. Dans un premier temps, nous simulerons l’état électronique stationnaire de l’ensemble molécules + surface afin de tenir compte de la faible interaction du substrat avec l’adsorbat. Puis, nous simulerons la formation d’anions ou de cations comme ceux obtenus après CT. Enfin, nous exploiterons les outils de la DFT dépendante du temps sur de petits systèmes afin de fournir une image de la dynamique du CT. Grâce à la synergie expérience/simulation dont l’expertise unique des trois groupes ISMO, IS2M, FEMTO-ST est reconnue, combinée au savoir-faire en synthèse des métalloporphyrines de l’ICMMO, nous sommes en mesure de proposer un programme de recherche ambitieux et innovant afin d’apporter une nouvelle voie de compréhension des processus de CT à l’échelle moléculaire.

06/01/2020 – 05/01/2024

01/01/2020 – 31/12/2023

Les systèmes de vitrage dynamiques tels que le verre électrochrome, photochrome ou thermochrome peuvent améliorer considérablement l’efficacité énergétique des bâtiments. Leur utilisation généralisée est toutefois limitée par des coûts élevés, des temps de réponse lents et le manque de contrôle opérationnel. Ce projet porte sur un nouveau concept de système de vitrage dynamique appelé modulateur de lumière photovoltaïque (PSLM). Un PSLM est basé sur un modulateur de lumière à cristaux liquides à adressage optique utilisant une hétérojonction organique comme élément photosensible. Les PSLM offrent de nombreux avantages par rapport aux technologies existantes, mais des recherches approfondies sont nécessaires pour amener ces systèmes à un degré de maturité suffisante pour de réelles applications. L’objectif principal de ce projet est de mieux comprendre le fonctionnement des PSLM et d’explorer des méthodes permettant d’améliorer leurs performances et d’élargir leur champ d’application.

Dynamic glazing systems such as electrochromic, photochromic, or thermochromic glass, can improve considerably the energy efficiency of buildings. Their widespread utilization is however still limited by high costs, long payback periods, slow device response times, and lack of operational control. This project focuses on a new type of dynamic glazing system called photovoltaic spatial light modulator (PSLM). A PSLM is based on an optically addressed liquid crystal light modulator using an organic bulk heterojunction as photosensitive layer. PSLMs offer many advantages over existing technologies, but further, intensive research is required to push this concept from its current, successful demonstration of principle status to high technology readiness level. The major goal of this project is to achieve a better understanding of the device operation and to explore methods that are able to boost the PSLM performances and broaden its field of application.

01/01/2020 – 31/12/2023  

Date Début – Fin : 01/03/2020 – 31/08/2023

Fabrication de patchs à base de silicone  assistée par laser pour la libération transdermique de médicaments

Date Début – Fin : 1 Mars 2021-28 février 2025

Coordinateur : Dr Karine ANSELME (France) et Pr Barbara NEBE (Rostock University Medical Center, Germany)

Responsable scientifique IS2M : Dr Karine ANSELME

01/01/2021 – 31/12/2023

Revêtements à base d’amine pour améliorer l’intégration tissulaire des implants : comprendre les mécanismes biologiques sous-jacents

Le vieillissement de la population des pays développés va encore accroître les pertess osseuses dues à des pathologies telles que l’ostéoporose. Par conséquent, le besoin d’implants bioactifs ayant la capacité de s’intégrer dans l’os ostéoporotique va augmenter considérablement. Il a été démontré que la chimie des surfaces et les modifications de la topographie des surfaces améliorent l’intégration tissulaire des implants osseux. Dans un récent travail commun utilisant des modèles de surfaces microfabriquées, nous avons démontré de façon frappante la prédominance de la chimie par rapport à la topographie dans l’influence sur la réponse des cellules osseuses humaines. La fonctionnalisation amine de substrats de silicium à rainures géométriques recouverts de titane par de l’allylamine polymérisée par plasma a permis d’abroger l’alignement cellulaire le long des micro-rainures.

Ceci a été la première démonstration de la possibilité de supprimer un signal topographique fort en modifiant la chimie de surface.

Plusieurs hypothèses ont été proposées pour expliquer cet effet : (a) les interactions électrostatiques élevées qui existente entre une membrane cellulaire chargée négativement et les résidus aminés chargés positivement ; (b) l’adsorption accrue des protéines adhésives cellulaires du sérum avec une conformation plus efficace pour l’interaction avec les récepteurs d’intégrines ; (c) la capacité des résidus de polyamines libérés dans le milieu de culture à favoriser la formation des prolongements cellulaires.

Cependant, ce résultat original obtenu par nos deux groupes avec des revêtements de polymères de plasma d’allylamine doit maintenant être analysé plus en profondeur pour déterminer le rôle des propriétés physico-chimiques de surface et les mécanismes biologiques impliqués. 

Dans le but de déterminer le rôle de la densité de surface et/ou du volume des groupes amines dans cette réponse cellulaire, nous proposons de développer des nanocouches contrôlées riches en amines en utilisant trois techniques différentes permettant d’augmenter les niveaux de contrôle de la composition chimique : (a) la polymérisation par plasma, (b) le greffage covalent de nano-revêtements à base de polymères riches en amines avec une teneur variable en groupes amines, et (c) des monocouches auto-assemblées avec des groupes amines terminaux.

Sur ces surfaces organiques riches en amines parfaitement caractérisées, nous explorerons en profondeur quelles protéines s’adsorbent à partir du sérum, en quelle quantité et comment elles sont conformées.

Pour vérifier le potentiel d’abrogation de ces différentes surfaces en relation avec la densité et l’organisation des groupes amines, la morphologie des cellules osseuses humaines sera évaluée dans des cellules vivantes ou fixées sur des substrats rainurés revêtus d’amines. L’organisation et la dynamique du cytosquelette et des adhérences focales seront quantifiées pour mettre en œuvre un modèle cellulaire in silico et déterminer la force d’adhésion et les propriétés mécaniques des cellules sur les différentes nanocouches riches en amines. En outre, pour approfondir l’analyse des mécanismes cellulaires impliqués dans la réponse cellulaire, la signalisation et l’expression génique des cellules seront analysées.

Enfin, la compréhension du mécanisme d’action de ces nanocouches riches en amines apportera des connaissances de base essentielles à l’amélioration des implants bioactifs pour les os âgés déficients.

Coordinateur : Véronique Bardinal

Responsable scientifique IS2M : Olivier Soppera

01/3/2021 – 31/8/2024

IR-EMULSION : IR-Photopolymerization in Dispersed Media

Coordinateur :

Responsable scientifique IS2M : Jacques Lalevée

Date de début : 01/03/2021

Date de fin : 28/02/2025

NOA : Development of New Selective Materials for the Adsorption of Nitrogen Oxides 

Coordinateur : Jean Daou

Responsable scientifique IS2M : Jean Daou

Date de début : 01/01/2021

SAAMM : Séparation des Alcènes des Alcanes à l’aide de Matériaux Microporeux

Coordinateur : Jean Daou

Responsable scientifique IS2M : Jean Daou

Date de début : 01/01/2021

Date de fin : 31/12/2024

3D-ODS : All organic photoactive liquid crystalline materials for 3D optical data storage

Coordinateur : Malval J.-P.

Responsable scientifique IS2M : Malval J.-P.

Date de début : 15/03/2021

Date de fin : 14/03/2025