Thèse Nanogels de Chitosane Mésostructurés par Auto-Assemblage Dirigé H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes
École doctorale : PHYS - Physique
Laboratoire de recherche : Institut LAUE LANGEVIN
Direction de la thèse : Leonardo CHIAPPISI ORCID 0000000245942865
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-13T23:59:59

Le chitosane, polysaccharide cationique issu de la chitine, suscite un intérêt croissant en raison de ses propriétés remarquables : biocompatibilité, biodégradabilité, activité antimicrobienne et forte adhésion. Ces caractéristiques en font un matériau de choix pour des applications variées telles que la délivrance de médicaments, l'ingénierie tissulaire ou encore les biomatériaux fonctionnels. En particulier, les hydrogels et microgels de chitosane offrent des perspectives importantes, car leur structure interne et leur réponse aux stimuli peuvent être ajustées. Toutefois, le contrôle précis de leur organisation à l'échelle nanométrique reste un défi majeur.

Cette thèse vise à surmonter cette limite en exploitant l'auto-assemblage du chitosane avec des tensioactifs anioniques afin de générer des architectures supramoléculaires bien définies, servant de matrices templates. Des travaux antérieurs ont montré que les mélanges de chitosane et d'acides alkyléther carboxyliques polyoxyéthylénés (AEC) conduisent à une grande diversité de structures (micelles décorées, agrégats unidimensionnels, vésicules multicouches, structures coeur-couronne), contrôlées par le pH, la composition et la structure du tensioactif. Cette richesse structurale résulte d'un équilibre subtil entre interactions électrostatiques, liaisons hydrogène et propriétés conformationnelles du polymère.

L'objectif principal est de transformer ces assemblages en objets stables en « figeant » leur structure par réticulation covalente des chaînes de chitosane. Cette étape sera réalisée à l'aide de la génipine, permettant de conserver l'organisation interne des agrégats grâce à une réticulation préférentiellement localisée dans les zones de forte densité polymère. Après élimination du tensioactif, on obtiendra des nanogels de chitosane dont la morphologie reflète directement celle des structures initiales.

Un enjeu clé du projet est la production de nanogels présentant une grande diversité de formes et de symétries internes (anisotropes, multicouches, coeur-coquille). Ces paramètres sont déterminants pour les propriétés de transport, les interactions biologiques et la réponse aux stimuli. En particulier, le caractère pH-réactif du chitosane (pKa 6,5) devrait induire des transitions structurales importantes, ouvrant des perspectives pour la libération contrôlée.

Le projet s'appuiera fortement sur des techniques de caractérisation avancées, notamment la diffusion de neutrons aux petits angles (SANS), complétée par diffusion de lumière, spectroscopies et mesures physico-chimiques. Des dispositifs expérimentaux permettront de suivre in situ la formation et la réticulation des structures. Ces expériences seront réalisées en grande partie sur des instruments de grands équipements, offrant un accès unique à l'organisation nanométrique.

Ce travail vise ainsi à développer une stratégie originale pour la fabrication de nanogels de chitosane mésostructurés, en combinant auto-assemblage dirigé et fixation covalente, avec des retombées attendues en nanomédecine et en matériaux fonctionnels.

Le contrôle de l'organisation à l'échelle nanométrique dans les hydrogels polymères constitue un enjeu majeur pour de nombreuses applications. Les systèmes chitosane/tensioactifs offrent une grande richesse structurale, encore peu exploitée pour la conception de matériaux fonctionnels. L'utilisation de ces assemblages comme matrices templates ouvre de nouvelles perspectives en matière de structuration contrôlée.

Développer une stratégie originale de synthèse de nanogels de chitosane en contrôlant leur taille, leur forme et leur structure interne via l'auto-assemblage dirigé et la réticulation covalente. Comprendre le lien entre structure supramoléculaire initiale et propriétés finales des nanogels.

Étude de l'auto-assemblage chitosane/tensioactifs en solution aqueuse, suivie de la réticulation des chaînes de chitosane (génipine) au sein des agrégats. Caractérisation structurale multi-échelle par diffusion de neutrons et de lumière, spectroscopies et techniques physico-chimiques, incluant des expériences in situ sur grands instruments.