LES POLYMERES NATURELS et leurs APPLICATIONS DEFINITION Chanes

LES POLYMERES NATURELS et leurs APPLICATIONS

DEFINITION - Chaînes macromoléculaires produites par la biomasse - Toutes espèce vivantes - Biosynthétiques -> structures naturelles - 4 grandes familles

PRODUCTION -107 109 MILLIONS DE TONNES PAR AN - Consommation - 103 < 1/105 =102 -104 MT/an -> Polymères synthétiques

IMPORTANCE SOCIO-ECONOMIQUE - Créateurs d’emplois à plusieurs niveaux - Energies renouvelables - Production globalement moins polluante que les polymères de synthèse - Impact environnemental - pas d’accumulation - biodégradables, biorésorbables (!!!) - avenir des énergies fossiles ? ? ? 5 -10 -20 ans 2020 -2040?

4 GRANDES FAMILLES Polysaccharides Protéines Polynucléotides Polyesters

PROPRIETES GENERALES - Haute fonctionnalité - Chiralité - Organisations jusqu’à 4 à 5 niveaux d’échelle -Toutes les propriétés chimiques et physiques connues - Rôle très important des interactions de faible énergie - Pas de Tg, rôle de l’eau - Biodégradables, biorésorbables, toxicité? - Propriétés biologiques

LES POLYSACCHARIDES - Origines - Formes physiques dans la biomasse - Rôle dans la biomasse - Points communs (structure)

LES POLYSACCHARIDES

LES POLYSACCHARIDES Sources

LES POLYSACCHARIDES : linéaires Chitine/chitosane Sources

LES POLYSACCHARIDES : linéaires Acide hyaluronique Sources

LES POLYSACCHARIDES : linéaires complexes Alginates Sources

LES POLYSACCHARIDES : linéaires complexes

LES POLYSACCHARIDES : linéaires complexes Carraghénanes Sources

LES POLYSACCHARIDES : ramifiés Gomme Guar Origine

LES POLYSACCHARIDES : linéaires Amylose Sources

LES POLYSACCHARIDES : ramifiés Amylopectine

LES POLYSACCHARIDES : ramifiés

LES POLYSACCHARIDES : ramifiés complexes Pectines Sources

LES POLYSACCHARIDES - Rôle de l’unité de répétition (structure, fonctions) - Rôle de la liaison entre unités (position, anomérie) - Rôle de la structure tridimensionnelle (linéaire, ramifiée, copolymères)

LES POLYSACCHARIDES Propriétés générales - en solution (viscosifiants, épaississants, dispersants, flocculants, désintégrants) - à l’état solide (propriétes mécaniques, protecteur) - à l’état de gel (propriétes mécaniques, protecteur) - propriétés biologiques autres qu’à l’état natif

LES POLYSACCHARIDES Propriétés générales - En solution : - viscosifiant (viscosité? ? ; 3 facteurs) - épaississant (agrégats, micro-gels) - floculant, dispersant (effet PE) - désintégrant (hydratation/déstructuration/solubilisation)

LES POLYSACCHARIDES Propriétés générales - Conditions d’existence des solutions - ramifications - sites ionisables - rôles p. H, , T, t Importance des solutions (autres matériaux)

LES POLYSACCHARIDES Propriétés générales - A l’état solide - propriétes mécaniques (Tg) - propriétés barrières - rôle H 2 O (Tg)

LES POLYSACCHARIDES Propriétés générales - Elaboration des formes solides (non natives) - fibres, films - particules - capsules

LES POLYSACCHARIDES Pousse seringue Solution concentrée de chitosane COAGULATION par gaz ammoniacal SECHAGE / ETIRAGE NH 3 NH 3 CH 3 COOH

LES POLYSACCHARIDES 40 µm

LES POLYSACCHARIDES Propriétés générales - A l’état de gel (définition, rôle dans le vivant) - propriétés mécaniques - protecteur - biomimétique

LES POLYSACCHARIDES Propriétés générales - Conditions de formation des gels - chimie - physicochimie -T - Ions : Ca, K, - Interactions hydrophobes, liaisons H

LES POLYSACCHARIDES

LES POLYSACCHARIDES Propriétés générales - Propriétés biologiques autres qu’à l’état natif - Biodégradables - Biorésorbables - Non toxiques - Bioactifs ? ? ?

LES PROTEINES - Origines - Formes physiques dans la biomasse - Rôle dans la biomasse - Points communs (structure)

LES PROTEINES Les collagène - Protéine des mammifères - > 12 différents - Coll. 1 -> 40% Collagène 1 - Triple hélice a - (Gly-pro-Y)n

LES PROTEINES

LES PROTEINES Structure tertiaire ->Super hélice

LES PROTEINES Structure quaternaire - hélice de triples hélices Télopeptides

LES PROTEINES Propriétés générales Collagène 1 - Mécaniques (rôle triples hélices/télopeptides) - Pb stabilité thermique - dénaturation - gélatine

AUTRES POLYMÈRES NATURELS - POLYNUCLÉOTIDES - POLYHYDROXYALCANOATES

POLY(HYDROXYALCANOATES) O -CH-CH 2 -C-O- n CH 3 OU CH 2 - CH 3

THECHNIQUES D’ETUDE -Structures -Spectroscopie -Dimensions -Chromatographies liquides -Spectrométrie de masse -Diffusion de la lumière, neutrons, RX -Elaboration de matériaux -Diffusion, diffraction (L, N, X) -Microscopies (opt. Électron, AFM) - Propriétés

LES POLYSACCHARIDES

LES POLYSACCHARIDES 100 mm

LES POLYSACCHARIDES Exemples d’étude

LES POLYSACCHARIDES Exemples d’étude ~1Å-1 Diffraction: caractérisation des distances inter atomiques ou inter réticulaires

LES POLYSACCHARIDES Exemples d’étude

LES POLYSACCHARIDES Exemples d’études

LES POLYSACCHARIDES Exemples d’études

LES POLYSACCHARIDES Exemples d’études

LES POLYSACCHARIDES Exemples d’études

APPLICATIONS DES POLYMÈRES NATURELS > 100 X synthétiques Cellulose : le plus utilisé, le moins cher

APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS 1 - Chimie modifications chimiques synthèse d’oligomères

APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS 2 - Agrochimie (non polluante) molécules bioactives traitements phytosanitaires enrobage de semences conservation des fruits et légumes

APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS 3 - Cosmétiques

APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS 4 - Pharmacie formulations principes actifs vectorisations (protéines, gènes) relargage contrôlé

APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS 5 - Papeterie emballage bâtiment hygiène (personnelle, médicale)

APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS 6 - Dispositifs médicaux 7 - Environnement dépollution des eaux et des sols

APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS 8 -Textiles

APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS 9 - Bâtiment, transports

APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS 10 - Lessives

APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS 11 -alimentation