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Thèse (H/F) étude de l'interaction de nano-ions avec des assemblages bi-dimensionnels de lipides et tensioactifs

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Date Limite Candidature : mercredi 31 juillet 2024 23:59:00 heure de Paris

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Informations générales

Intitulé de l'offre : Thèse (H/F) étude de l'interaction de nano-ions avec des assemblages bi-dimensionnels de lipides et tensioactifs
Référence : UMR5257-OLIDIA-003
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : Darmstadt
Date de publication : mercredi 10 juillet 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 novembre 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel
Section(s) CN : Matière molle : synthèse, élaboration, assemblages, structure, propriétés, fonctions

Description du sujet de thèse

Des études récentes ont démontré que ces nano-ions superchaotropes peuvent traverser les bicouches lipidiques[2] et les membranes cellulaires[3] sans métabolisme apparent à faible concentration et peuvent également être utilisés pour transporter des cargaisons biologiques à travers les membranes cellulaires via un mécanisme de co-assemblage[4]. [Les nano-ions superchaotropes peuvent également interagir fortement avec les membranes phospholipidiques non chargées, même à faible concentration, provoquant un gonflement de la couche d'eau dans les multicouches membranaires ou même une perturbation qui conduit à leur solubilisation complète lorsque l'on contrôle le rapport lipide/nano-ion. Dans ce projet de thèse entre l'ICSM (Université de Montpellier) et l'Institut de Physique de la Matière Condensée de TU Darmstadt, nous proposons d'étudier l'interaction de ces nano-ions avec des couches de lipides et de tensioactifs de compositions variées incluant des phospholipides, des glycolipides[5] et des tensioactifs solubles dans l'eau. L'objectif est de comprendre comment la composition de ces couches peut moduler les interactions avec les nano-ions pour renforcer ou, au contraire, détruire la cohésion de ces assemblages 2D.
Grâce à l'utilisation de méthodes de rhéologie de surface et de caractérisation structurelle (microscopie et techniques de fluorescence et de diffusion des rayons X - sur de grands instruments), le projet étudiera en particulier la thermodynamique de l'adsorption des nano-ions sur les surfaces membranaires comportant des groupes phosphocholine ou sucre (à l'aide d'une balance de Langmuir ou d'une balance de pression pour film mince). L'objectif principal est de comprendre les effets uniques des nano-ions interagissant avec les membranes (lipidiques), en particulier à l'échelle nanométrique. Nous prévoyons l'émergence d'une hétérogénéité structurelle latérale et de défauts intra-membranaires, qui pourraient permettre le passage de produits chimiques à travers des membranes peu perméables et avoir des implications pour les applications phytopharmaceutiques et médicales.

ref:
[2] D. C. Malaspina, F. Teixidor, C. Viñas, J. Faraudo, Phys Chem Chem Phys 2023, 25, 27942-27948.
[3] M. Tarrés, E. Canetta, E. Paul, J. Forbes, K. Azzouni, C. Viñas, F. Teixidor, A. J. Harwood, Sci Rep-Uk 2015, 5.
[4] a) A. Barba-Bon, Y. C. Pan, F. Biedermann, D. S. Guo, W. M. Nau, A. Hennig, J Am Chem Soc 2019, 141, 20137-20145; b) A. Barba-Bon, G. Salluce, I. Lostalé-Seijo, K. I. Assaf, A. Hennig, J. Montenegro, W. M. Nau, Nature 2022, 603, 637-+.
[5] a) M. Kanduc, A. Schlaich, A. H. de Vries, J. Jouhet, E. Maréchal, B. Demé, R. R. Netz, E. Schneck, Nat Commun 2017, 8; b) M. Kanduc, E. Schneck, C. Stubenrauch, J Colloid Interf Sci 2021, 586, 588-595; cL. Bange, T. Mukhina, G. Fragneto, V. Rondelli, E. Schneck, Soft Matter 2024, 20, 2113-2125.

Contexte de travail

Lorsque les ions de taille nanométrique ont une faible densité de charge, ils ont une forte propension à s'adsorber sur des surfaces ou des interfaces hydrophiles neutres (caractère superchaotropique [1]). En interaction avec des interfaces molles telles que des surfaces micellaires ou des bicouches de surfactants, les propriétés interfaciales de ces surfaces peuvent être fortement affectées en fonction de la profondeur de leur insertion entre les molécules amphiphiles (changement de courbure intrinsèque, formation de défauts topologiques...). Parmi les nano-ions que l'on peut qualifier de superchaotropes, on trouve les polyoxométalates et les clusters de bore polyédriques dont les propriétés redox peuvent être exploitées pour des applications réactives. Leur étude en solution et en interaction avec divers objets moléculaires ou colloïdaux est d'un intérêt croissant.[1].

Ce travail de thèse sera donc mené en co-supervision entre deux équipes du département de physique de l'université technologique de Darmstadt et une équipe de l'institut de chimie séparative de Marcoule rattaché à l'université de Montpellier. Ce sujet a le soutient du CNRS avec un financement associé dans un programme plus large intitulé IRP "NISHI".

[1] a) T. Buchecker, P. Schmid, I. Grillo, S. Prévost, M. Drechsler, O. Diat, A. Pfitzner, P. Bauduin, J Am Chem Soc 2019, 141, 6890-6899; b) M. Hohenschutz, I. Grillo, O. Diat, P. Bauduin, Angew Chem Int Edit 2020, 59, 8084-8088; c) T. Merhi, A. Jonchère, L. Girard, O. Diat, M. Nuez, C. Viñas, P. Bauduin, Chem-Eur J 2020, 26, 13935-13947; d) P. Schmid, T. Buchecker, A. Khoshsima, D. Touraud, O. Diat, W. Kunz, A. Pfitzner, P. Bauduin, J Colloid Interf Sci 2021, 587, 347-357; e) S. Yao, C. Falaise, A. A. Ivanov, N. Leclerc, M. Hohenschutz, M. Haouas, D. Landy, M. A. Shestopalov, P. Bauduin, E. Cadot, Inorg Chem Front 2021, 8; f) I. Chazapi, O. Diat, P. Bauduin, J Colloid Interf Sci 2023, 638, 561-568; g) M. Hohenschutz, J. F. Dufrêche, O. Diat, P. Bauduin, J Phys Chem Lett 2023, 14, 3602-3608; h) L. Braun; M. Hohenschutz; O. Diat; R. von Klitzing; P. Bauduin Journal of Colloid and Interface Science, 2023, 641, 437 – 448,

Contraintes et risques

De nombreuses expériences sur de grands instruments européens tels que l'ILL, l'ESRF, DESY, SOLEIL à prévoir. Missions entre Marcoule (France) et Darmstadt en Allemagne

Informations complémentaires

Le temps partagé entre les deux laboratoires sera ajusté en fonction du projet scientifique.