CARACTERISATION DE BIOMATERIAUX FIBREUX

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1 CARACTERISATION DE BIOMATERIAUX FIBREUX
A. Percot1 , M. Wojcieszak1, G. Gouadec1, C. Paris1, H-M. Dinh1, Ph. Colomban1, B. Mauchand2 1 Laboratoire de Dynamique, Interactions et Réactivité (LADIR), UMR 7075 CNRS - Université Pierre et Marie Curie Paris 6 (UPMC) 2 Unité Nationale Sérécole, Inra, La Mulatière, France OBJECTIFS Etude de la soie comme modèle « le plus simple » des biomatériaux fibreux Etude de la variabilité des fibres naturelles, micromécanique, microstructure, cristallinité, structure secondaire… - Préparation de matériaux contrôlés : films de soie régénérée, fibres simplifiées… Analyse spectroscopique fine : attribution des bandes de vibration, détermination de la conformation des protéines, polarisation, Raman à froid, couplage Raman avec machine traction uniaxiale, … Développement de biomatériaux composites: fibres de soie dans une matrice de soie régénérée Mise au point de supports SER(R)S Cocon, flotillon, soie décreusée BIOMATERIAUX ETUDIES Bombyx Mori (cocons décreusés ou non, glandes, films, composites…) OGM de vers à soie modifiés avec un gène d’araignée Soie de Nephila Madagascariensis (Araignée) (spidroïne) Soie bactérienne (Escherichia coli) COMPOSITION : Bombyx Mori Polyamide Quelque soit le type, les acides aminés composant la soie sont majoritairement l’alanine et la glycine. (Gly-Ala-Gly-Ala-Gly-Ser)n Nephila madagascariensis Vibrations de la liaison amide VARIABILITE animale / bactérienne - Comportement mécanique Polarisation, orientation fibre Modes basses fréquences Région Amide Selon la position de la fibre, c’est-à-dire parallèle ou perpendiculaire au vecteur E de la lumière, le rapport d’intensité des bandes informe sur l’orientation des entités vibrationnelles. Les macromolécules fibreuses sont principalement orientées dans l’axe de la fibre de soie « naturelle » alors que l’orientation est perdue pour la fibre obtenue à partir des bactéries. type IV Amide I / III plateau a/b cf kératine, fibre fraîche La variabilité s’observe en fonction de l’animal, de la formation de la fibre et de sa teneur en eau. in vivo type I Echantillon I1668/I1240 Bombyx mori // 1.85 Bombyx mori ┴ 0.79 Neph Mada // 1.71 Neph Mada ┴ 0.54 Soie bactérienne // 2.07 Soie bactérienne ┴ 1.97 Nephila 600 type II « durcissement »: Pas de séricine, séchage 400 Charge / MPa type III lubrifiant  eau 200 Traitement chimique aggressif: Fracture type V 5 10 15 20 25 Allongement / % TRACTION UNIAXIALE SUR FIBRE SOUS RAMAN distances inter-chaînes   (inter-segments) Vibrateurs NH chariot mobile moteur capteur -N-H = fct (d –N-H…O) Fibre Fraiche Type I Échantillon : jauge de 30 ou 50 mm, la fibre est maintenue entre deux bouts de papier bristol avec de la colle néoprène CONCLUSIONS Corrélation mécanique / spectroscopie Raman Contrainte macroscopique transmise à l’échelle de la liaison Compréhension des mécanismes de fracture, du rôle du lubrifiant de l’eau, de la fatigue… Mors « mobile » compense l’allongement charge maintenue constante Fibre Fraiche Saturée en eau Type III DIFFUSION RAMAN EXALTEE DE SURFACE (SER(R)S) - Préparation de colloïde d’argent Application à la détection de biomolécules Ex : Suivi de la coupure d’un ribozyme Application à la détection de pigments organiques PROJET CONVERGENCE Nanobiocatalyse  couplée à la spectroscopie Raman exaltée de surface pour l’identification de molécules d’intérêt thérapeutique Collaborations UR4-UPMC Vieillissement Stress et Inflammation ; « Groupe Enzymologie Moléculaire et Fonctionnelle. » Bât A - 6ème étage - Porte Case Courrier 256 7, quai Saint Bernard, PARIS Cedex 5.   Laboratoire Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP) Equipe "Matériaux et Biologie" Collège de France, Bat. C-D 11 place Marcelin Berthelot PARIS Cedex 05.  20 nm AMC ISERS (UA) AMC AMC FeO AMC 1200 1000 800 600 400 200 1400 1600 1800 Nombre d’onde (cm-1) AMC AMC AMC Fragment long FeO ISERS (UA) AMC Fragment court AMC FeO AMC Nombre d’onde (cm-1) AMC FeO FeO Ribozyme complet Inhibition covalente Enzyme AMC Groupement rapporteur Nanoparticule magnétique FeO Inhibiteur