Thèse Hydrogels de Biopolymères Nanostructurés à Base de Nanoparticules d'Alginate Méthacrylé pour Applications Médicales Intelligentes H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier
École doctorale : GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
Laboratoire de recherche : ICGM - Institut Charles Gerhardt de Montpellier
Direction de la thèse : Tahmer SHARKAWI ORCID 0000000234325458
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59

Ce projet de thèse vise à développer des hydrogels nanostructurés à base de nanoparticules d'alginate méthacrylé obtenues par gélification ionotrope au zinc et réticulation covalente par photopolymérisation. L'objectif est de concevoir des biomatériaux intelligents combinant une double réticulation ionique et covalente, permettant un contrôle fin des propriétés mécaniques, des cinétiques de gonflement et des phénomènes de transport. Les nanoparticules serviront de briques élémentaires pour structurer le réseau hydrogel à l'échelle nanométrique. Les travaux porteront sur l'optimisation de la synthèse des nanoparticules, l'élaboration de résines concentrées, la formation d'hydrogels par UV, ainsi que la caractérisation structurale, mécanique et physico chimique des matériaux obtenus. Les propriétés de gonflement et de relargage seront étudiées en milieux physiologiques simulés. Le projet s'inscrit dans la continuité des recherches sur les hydrogels stimulables et l'impression 4D, avec une approche innovante fondée sur l'architecture nanoparticulaire contrôlée.

Les hydrogels de biopolymères sont largement étudiés pour des applications biomédicales en raison de leur biocompatibilité et de leur forte teneur en eau. L'alginate méthacrylé permet une réticulation covalente contrôlée par photopolymérisation, tandis que la gélification ionotrope offre une structuration physique. L'association de ces deux mécanismes à l'échelle nanoparticulaire ouvre la voie à des matériaux à architecture hiérarchique. La structuration du réseau à partir de nanoparticules préformées devrait permettre d'améliorer la robustesse mécanique des hydrogels tout en favorisant des cinétiques de gonflement plus rapides et mieux contrôlées. Cette approche vise ainsi à dépasser les limitations des hydrogels massifs conventionnels en introduisant un contrôle fin de l'organisation interne et des propriétés fonctionnelles. Le projet se situe à l'interface entre chimie des polymères, science des matériaux et applications biomédicales, offrant un environnement de recherche interdisciplinaire stimulant.

Optimiser les conditions de synthèse des nanoparticules d'alginate méthacrylé afin de contrôler leur taille, leur polydispersité et leur stabilité colloïdale.
Développer des hydrogels à double réticulation ionique et covalente à partir de suspensions nanoparticulaires concentrées.
Comprendre l'influence de la nanostructuration sur les propriétés mécaniques, les cinétiques de gonflement et la stabilité en milieu physiologique.
Évaluer les propriétés de transport et de relargage de molécules modèles en fonction de l'architecture du réseau.
Le doctorant bénéficiera d'une autonomie scientifique progressive et sera impliqué dans la définition fine des stratégies expérimentales et des axes d'optimisation des formulations.

Synthèse de nanoparticules par gélification ionotrope contrôlée.
Concentration des suspensions et photopolymérisation sous UV.
Caractérisation par diffusion dynamique de la lumière, RMN, rhéologie, essais mécaniques et études de gonflement.
Des techniques de caractérisation structurale à l'échelle nanométrique, telles que la microscopie électronique ou des approches d'imagerie avancée adaptées aux hydrogels, seront mobilisées afin d'analyser l'organisation interne des réseaux formés.
Études de relargage de molécules modèles en milieux physiologiques simulés.