Description du sujet de thèse

L'adsorption de bio-macromolécules biologiques à la surface de matériaux polymères est un processus important pour de nombreuses applications en biologie, médecine et ingénierie. Ci-joint quelques applications intéressantes pour le sujet de thèse:

1. Biomatériaux : Les matériaux polymères sont largement utilisés dans la production de dispositifs médicaux, d'implants et d'autres applications biomédicales. L'adsorption de macromolécules biologiques sur ces surfaces peut influencer la bio-compatibilité du matériau et affecter le comportement des cellules et des tissus qui entrent en contact avec le matériau.
2. Administration de médicaments : Les polymères sont souvent utilisés dans les systèmes d'administration de médicaments car ils peuvent être conçus pour libérer des molécules de manière contrôlée. L'adsorption de macromolécules biologiques sur ces surfaces peut affecter le taux et le mécanisme de libération des molécules, ainsi que la stabilité du médicament et du support.
3. Techniques de séparation : L'adsorption est un mécanisme important dans les techniques de séparation telles que la chromatographie et la filtration. Les macromolécules biologiques telles que les protéines peuvent être sélectivement adsorbées à la surface des matériaux polymères, ce qui permet de les séparer des autres composants d'un mélange.
4. Les bio-capteurs : Les bio-capteurs sont des dispositifs qui utilisent des éléments de reconnaissance biologique tels que des anticorps ou des enzymes pour détecter et quantifier des molécules spécifiques. L'adsorption de ces bio-molécules sur la surface d'un polymère peut améliorer la sensibilité et la spécificité du bio-capteur.
La compréhension de ce processus peut contribuer au développement de nouveaux matériaux, dispositifs et technologies pour des applications biomédicales et autres.

Les méthodes de chimie computationnelle, en particulier la simulation par dynamique moléculaire sont des outils puissants qui peuvent compléter les techniques expérimentales pour étudier les interactions entre les macromolécules biologiques et les matériaux polymères, fournissant des informations sur leurs mécanismes moléculaires et aidant à la conception de matériaux et de dispositifs nouveaux et améliorés. Par conséquent, la vision du projet est d'utiliser des outils avancés de chimie computationnelle pour prédire l'interaction des bio-macromolécules avec les surfaces polymères et déterminer l'impact des différentes propriétés des surfaces (et des conditions environnementales) dans leurs interactions. Les techniques de chimie computationnelle employées seront la mécanique quantique (QM), les simulations de dynamique moléculaire (MD) combinant des descriptions de mécanique quantique/mécanique moléculaire (QM/MM).

Contexte de travail

La thèse se déroulera au sein de l'équipe Thermodynamique et Interactions Moléculaire et du laboratoire commun de recherches SimatLab (UCA/CNRS/CHU/Michelin) de l'institut de Chimie de Clermont-Ferrand. SimatLab est formé de 5 permanents de l'UCA, 3 du CHU, 5 de Michelin et environ de 5 à 7 non-permanents (doctorants & post-doctorants).