La diffusion dans les systèmes polymériques nanométriques
Le projet TRASNADE («Transport studies on polymer based nanodevices and assemblies for delivery and sensing»), financé par l'UE, a soutenu la conception rationnelle de systèmes améliorés relatifs aux environnements de fluides ioniques comme les cellules et les tissus. Dans ce but, l'équipe a synthétisé des polyélectrolytes en plusieurs couches sur des surfaces planes et des particules colloïdales (des particules insolubles en suspension). Les brosses de polymères sont des ensembles de macromolécules attachées à une surface. Les chercheurs ont effectué la polymérisation sur des surfaces planes et sur les colloïdes. Ils ont préparé des vésicules à partir de poly(sulfonate de styrène), appliquant la technique couche par couche aux particules planaires et colloïdales. Les chercheurs ont analysé le potentiel z de brosses sphériques par rapport à la force ionique de la solution environnante. Ce potentiel est relatif à l'équilibre électrochimique aux interfaces, et dépend des propriétés du liquide et de la surface. Les fluides de notre corps étant ioniques, le potentiel z est un indicateur important des facteurs de diffusion. Point intéressant, les scientifiques ont constaté que le potentiel z ne dépendait que faiblement de la force ionique. Les chercheurs ont étudié la diffusion à travers les vésicules de polymère à l'aide d'une nouvelle méthode d'extinction de fluorescence, mise au point par un partenaire du projet. Ils ont évalué le rôle de l'épaisseur des couches, de la concentration en sels et de la position des polyélectrolytes étiquetées dans la membrane d'électrolyte en polymère. Les écarts constatés par rapport aux résultats attendus montrent que la diffusion ne peut être considérée comme un processus totalement aléatoire. L'équipe a poursuivi par des mesures électrochimiques du transport à travers les couches, constatant que le courant total diminuait avec l'augmentation du nombre de couches. Dans le cadre d'une étude des effets de la densité de greffage sur le transport de molécules à travers les brosses, elle a démontré une diffusion réduite de sept ordres de magnitude pour les densités supérieures, par rapport à ce qui est généralement constaté pour des solutions aqueuses. L'impact de la température sur la diffusion dépendait des sels présents dans la solution. Enfin, les chercheurs ont conçu des outils complets de simulation à partir des données expérimentales, permettant l'analyse systématique des processus anormaux de diffusion dans des polyélectrolytes d'échelle nanométrique. Les chercheurs de TRASNADE ont notablement amélioré la compréhension des mécanismes de transport dans les nano-dispositifs et nano-assemblages placés dans des liquides ioniques. Ceci permettra d'appuyer sur les connaissances la conception de nouveaux dispositifs pour la détection et l'administration de médicaments.
Mots‑clés
Polymères, polyélectrolytes, administration de médicaments, nano-dispositifs, brosses de polymères
