Spectroscopie vibrationnelle d’assemblages biomoléculaires. Comprendre les processus de formation, d’interaction et de détection
Résumé
The elucidation of the relationship between structure and property within biomaterials is still a challenge. The first part of this work deals with the physico-chemical characterization of a particular fibrous protein, silk, in order to improve our understanding of its mechanical behavior. Vibrational spectroscopy under uniaxial traction has allowed us to follow the behavior of the main chemical groups involved as well as the conformational changes. Spectroscopic techniques have also been used to characterize organo-mineral materials within mollusks, to improve our knowledge of these organic and mineral matrix. The behavior within lipidic assemblies, a large family of biomolecules of interest, has been investigated to elucidate the impermeability properties of stratum corneum via the formation of crystalline lipidic domains surrounded by a more fluid matrix. This knowledge has been used for various applications: optimization of chitin extraction, vectorization, design of polymer/peptide hybrid systems for lipid vesicle immobilization.
The current projects exploit the exceptional sensitivity of Surface Exalted Raman Spectroscopy (SERS), in addition to the vibrational spectroscopies used. This sensitivity enables the detection of traces of organic molecules, which is of interest in the field of prebiotic chemistry, pollution but also in the field of color chemistry, and heritage materials. The studies carried out will be used for analytical purposes, but also with a more fundamental perspective of understanding the phenomenon of exaltation in SERS, via theoretical calculations, as well as super-resolution imaging. Measurement procedures will be tuned to the particular objects studied in these contexts and a silk-based pollutant sensor will be designed. Ways to improve the sensitivity of SERS will be explored, via the preparation of new metal substrates efficient at both ends of the electromagnetic spectrum, also exhibiting catalytic properties.
La compréhension des relations structure – propriété au sein des biomatériaux est toujours un objectif. La première partie de ce travail porte sur la caractérisation physico-chimique d’une protéine fibreuse particulière, la soie, dans le but d’améliorer notre compréhension de son comportement mécanique. La spectroscopie vibrationnelle sous traction uni axiale a permis de suivre le comportement des principaux groupements chimiques sollicités. Les techniques spectroscopiques ont aussi été mises à profit pour caractériser l’organisation au sein de matériaux organo-minéraux chez les mollusques, pour améliorer notre connaissance de ces matériaux. L’organisation au sein d’assemblage lipidique, une grande famille de biomolécules, a été investigué pour élucider les propriétés d’imperméabilité du stratum corneum via la formation de domaines cristallins entourés de plus fluide. Ces connaissances ont été mises à profit pour diverses applications : l’optimisation de l’extraction de la chitine, la vectorisation, la conception de systèmes hybrides polymère / peptides pour l’immobilisation de vésicules lipidiques.
Les projets en cours exploitent la sensibilité exceptionnelle de la spectroscopie Raman exaltée de surface (SERS), en complément aux spectroscopies vibrationnelles utilisées. Cette sensibilité est mise à profit afin de développer la détection de traces de molécules organiques, mesures qui présente un intérêt dans le domaine de la chimie prébiotique, de la pollution mais aussi dans le domaine de la couleur, et des matériaux du patrimoine. Les études menées seront mises à profit dans un but analytique, mais aussi avec une perspective plus fondamentale de compréhension du phénomène d’exaltation en spectroscopie SERS, à travers la détection de l’adénine via l’utilisation de calculs théoriques, ainsi que l’imagerie de super-résolution. Les procédures de mesures seront adpatées aux objets particuliers étudiés dans ces contextes et un capteur de polluant à base de soie sera conçu. Des voies d’amélioration de la sensibilité du SERS seront explorées, via la préparation de nouveaux substrats métalliques efficaces aux deux extrémités du spectre électromagnétique, présentant aussi des propriétés catalytiques.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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