LES POLYMERES NATURELS

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1 LES POLYMERES NATURELS
et leurs APPLICATIONS

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

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

4 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 ??? ans ?

5 4 GRANDES FAMILLES Polysaccharides Protéines Polynucléotides
Polyesters

6 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

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

8 LES POLYSACCHARIDES

9 LES POLYSACCHARIDES Sources

10 LES POLYSACCHARIDES : linéaires
Chitine/chitosane Sources

11 LES POLYSACCHARIDES : linéaires
Acide hyaluronique Sources

12 LES POLYSACCHARIDES : linéaires
complexes Alginates Sources

13 LES POLYSACCHARIDES : linéaires
complexes

14 LES POLYSACCHARIDES : linéaires complexes
Carraghénanes Sources

15 LES POLYSACCHARIDES : ramifiés
Gomme Guar Origine

16 LES POLYSACCHARIDES : linéaires
Amylose Sources

17 LES POLYSACCHARIDES : ramifiés
Amylopectine

18 LES POLYSACCHARIDES : ramifiés

19 LES POLYSACCHARIDES : ramifiés
complexes Pectines Sources

20 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)

21 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

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

23 Importance des solutions (autres matériaux)
LES POLYSACCHARIDES Propriétés générales Conditions d’existence des solutions ramifications sites ionisables rôles pH,, T, t Importance des solutions (autres matériaux)

24 LES POLYSACCHARIDES Propriétés générales - A l’état solide
propriétes mécaniques (Tg) propriétés barrières rôle H2O (Tg)

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

26 COAGULATION par gaz ammoniacal
LES POLYSACCHARIDES COAGULATION par gaz ammoniacal SECHAGE / ETIRAGE NH3 Pousse seringue Solution concentrée de chitosane NH3 CH3COOH

27 LES POLYSACCHARIDES 40 µm

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

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

30 LES POLYSACCHARIDES

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

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

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

34 LES PROTEINES

35 LES PROTEINES Structure tertiaire ->Super hélice

36 LES PROTEINES Structure quaternaire - hélice de triples hélices
Télopeptides

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

38 AUTRES POLYMÈRES NATURELS
- POLYNUCLÉOTIDES - POLYHYDROXYALCANOATES

39 POLY(HYDROXYALCANOATES)
 -CH-CH2-C-O-n  CH3 OU CH2- CH3

40 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

41 LES POLYSACCHARIDES

42 LES POLYSACCHARIDES 100 mm

43 LES POLYSACCHARIDES Exemples d’étude

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

45 LES POLYSACCHARIDES Exemples d’étude

46 LES POLYSACCHARIDES Exemples d’études

47 LES POLYSACCHARIDES Exemples d’études

48 LES POLYSACCHARIDES Exemples d’études

49 LES POLYSACCHARIDES Exemples d’études

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

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

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

53 APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS
3- Cosmétiques

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

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

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

57 APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS
8-Textiles

58 APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS
9- Bâtiment, transports

59 APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS
10- Lessives

60 APPLICATIONS DES POLYMERES NATURELS
11-alimentation