Photoluminesence and electroluminescence of the blue emission of devices based on poly(p-phenylenevinylene) copolymers

Bright blue polymer light-emitting diodes have been fabricated by using the poly(p-phenylenevinylene)-based copolymers with 10 C long aliphatic chains as the electroluminescent layers, PBD in PMMA and Alq(3) as the electron-transporting layers, and aluminum as the cathode. The multilayer structure devices show 190 cd/m(2) light-emitting brightness at 460 nm, 15 V turn-on vol- tage. It is found that the intensities of photoluminescence and electroluminescence (EL) increase with increasing aliphatic chain length, the EL intensity and operation stability of these polymer light-emitting diodes can be improved by reasonable design of the structure.

Synthesis and characterization of copolymers of dialkyl fumarates

Radical copolymerisations of di-iso-propyl fumarate (DiPF) with di-n-propyl fumarate (DnPF), di-n-butyl fumarate (DnBF), di-n-amyl-fumarate (DnAF), di-n-heptyl fumarate (DnHF) and di-ethyl-hexyl fumarate (DEHF) were studied. The reactivity ratios for the following monomer pairs, DiPF/DnPF, DiPF/DnBF, DiPF/DnAF, DiPF/DnHF and DiPF/DEHF, were determined. The structures of the copolymers were examined by H-1-NMR and WAXD. Some properties of the copolymers were examined.

Barrier properties of vinylidene chloride copolymers

The permeability coefficients of a series of copolymers of vinylidene chloride (VDC) with methyl acrylate (MA), butyl acrylate (BA) or vinyl chloride (VC) (as comonomer) to oxygen and carbon dioxide have been measured at 1.0 MPa and 30 degrees C, while those to water vapor have been measured at 30 degrees C and 100% relative humidity. All the copolymers are semicrystalline. VDC/MA copolymers have lower melting temperature compared with VDC/BA copolymers, while that melting temperature of VDC/VC copolymer is higher than that of VDC/acrylate copolymers with the same VDC content. The barrier property of the copolymers is predominantly controlled by crystallite, free volume fraction, and cohesive energy. The permeability coefficients of VDC/MA copolymers to oxygen, carbon dioxide, and water vapor were successfully correlated with the ratio of free volume to cohesive energy.

Compositional dependence of the microphase separation transition in styrene-butadiene-styrene triblock copolymer/polystyrene blends

The change in the microphase separation transition (MST) temperature of a styrene-butadiene-styrene (SBS) triblock copolymer induced by the addition of polystyrene (PS) was investigated by small-angle X-ray scattering. It was found that the transition temperature was determined from the molecular weight (M(H)) Of the added PS in relation to that of the corresponding blocks (M(A)) in the copolymer. The MST temperature decreased with added PS if M(H)/M(A) < 1/4, while it increased with added PS when M(H)/M(A) > 1/4 Analysis of the theoretical expression based on the random phase approximation showed exactly the same tendency of change in the transition temperatures as that observed experimentally. The interaction parameter, chi(SB), obtained by nonlinear fitting of the scattering profiles of SBS/PS blends in the disordered state, was found to be a function of temperature and composition. Composition fluctuations were found to exist in SBS/PS blends, increasing with increasing addition of PS but diminishing with increasing molecular weight of the added PS.

COMPATIBILIZATION OF HIGH-DENSITY POLYETHYLENE/POLYISOPRENE BLENDS WITH POLYETHYLENE/POLYISOPRENE THREAD-THROUGH COPOLYMERS

The compatibilization of high density polyethylene (HDPE)/polyisoprene (PI) blends with polyethylene/polyisoprene (PE/PI) ''thread-through'' copolymers was investigated. The proliferating structure of PE/PI with segments chemically identical to HDPE and PI, respectively, is different from that of graft copolymers. Studies showed that the dispersed domain size in the blends was significantly reduced and interfacial adhesion was improved by the compatibilization action of the copolymer. In the differential scanning calorimetry (DSC) analysis, the crystallization peak of HDPE in the blends became broad with adding the copolymer and fractionated crystallization appeared in the HDPE/PI blend compatibilized with the copolymer at a weight ratio of 30/70 while it appeared in the blend without copolymer at a weight ratio of 20/80. DMA results showed that by adding the copolymer, both the glass transition temperature (T-g) of the PI component and the alpha-relaxation of HDPE shifted to lower temperature, demonstrating the enhanced penetration of the two components. Mechanical properties of the blends were improved, especially the elongation at break, by the presence of the copolymers. The characteristic yielding at the fractured surface of the blends compatibilized with the copolymer indicates the fractural behavior of the material changed from brittle to tough.

PHASE-BEHAVIOR IN MIXTURES OF A HOMOPOLYMER AND A BLOCK-COPOLYMER .1. FTIR AND DSC STUDIES

Miscibility in blends of three styrene-butadiene-styrene and one styrene-isoprene-styrene triblock copolymers containing 28%, 30%, 48%, and 14% by weight of polystyrene, respectively, with poly(vinyl methyl ether) (PVME) were investigated by FTIR spectroscopy and differential scanning calorimetry (DSC). It was found from the optical clarity and the glass transition temperature behavior that the blends show miscibility for each kind of triblock copolymers below a certain concentration of PVME. The concentration range to show miscibility becomes wider as the polystyrene content and molecular weight of PS segment in the triblock copolymers increase. From the FTIR results, the relative peak intensity of the 1100 cm-1 region due to COCH3 band of PVME and peak position of 698 cm-1 region due to phenyl ring are sensitive to the miscibility of SBS(SIS)/PVME blends. The results show that the miscibility in SBS(SIS)/PVME blends is greatly affected by the composition of the copolymers and the polystyrene content in the triblock copolymers. Molecular weights of polystyrene segments have also affected the miscibility of the blends. (C) 1995 John Wiley & Sons, Inc.

MOLECULAR-STATE OF GRAFT-COPOLYMERS IN THE INTERFACIAL AREA OF POLYOLEFIN AND POLAR POLYMER

In order to characterize the interface in polymer blends, a new method is suggested, in which the interface is exposed by selectively dissolving in solvent. By means of X-ray photoelectron spectrometry, we studied the molecular state in the interfacial ar

INTERFACIAL BEHAVIOR OF COMPATIBILIZERS IN POLYMER BLENDS

From an analysis of the literature and our experimental results, we have established that interfacial tension is a function of the concentration of a compatibilizer, and put forward a 'three-stage' physical model to account for the compatibilizing behavio

RELATIONSHIP BETWEEN CRYSTALLIZATION OF THE PDMS BLOCK AND MORPHOLOGY OF POLY(BUTADIENE-B-DIMETHYLSILOXANE)

Studies using transmission electron microscopy, differential scanning calorimetry, and X-ray diffraction showed correlations between the crystallization behavior of the polydimethylsiloxane (PDMS) block and the morphology of the block copolymer poly (butadiene-b-dimethylsiloxane) (PB-PDMS). When the PDMS component existed as spheres dispersed in a PB matrix, the crystallization rate of the PDMS block was lower than when the PDMS phase existed in rod or cylinder form.

Polystyrene and asphaltene micelles within blends with a bitumen of an SBS block copolymer and styrene and butadiene homopolymers

Using fluorescence microscopy, DSC and DMTA we have explored blends of a bitumen with a styrene-butadiene-styrene (SBS) block copolymer, and with blends of the bitumen with SBS and one or two homopolymers - a polystyrene and a poly(cis-butadiene). The SBS polymer was progressively replaced with quantities of the homopolymers both together in the proportions found in the block copolymer and then by each homopolymer separately. At low temperatures the blends are all softer than the bitumen itself, so the polymers plasticise the bitumen-rich phase, and above 50°C the blends' stiffness (E') falls below a plateau only when a critical proportion of the block copolymer has been replaced with the two homopolymers: this supports the idea of an extensive network created by the polystyrene-rich spherical microphases that is effective even when the polystyrene microphases have melted. In one polymer blend the stiffness rose as the temperature was raised above 100°C, suggesting the development of a mesophase based upon polybutadiene plus asphaltenes, in another E' was enhanced and E" remained constant as the temperature rose above 70°C, perhaps for a similar reason; in some loss process appeared and the stiffness fell as temperature rose; but in others a good part of the SBS was replaced by either polystyrene or polybutadiene without changing the appearance of a rubbery plateau, that is, without a diminution of the mechanical properties of the soft matter.

Characterization of the physicochemical, antimicrobial, and drug release properties of thermoresponsive hydrogel copolymers designed for medical device applications

In this study, a series of hydrogels was synthesized by free radical polymerization, namely poly(2-(hydroxyethyl) methacrylate) (pHEMA), poly(4-(hydroxybutyl)methacrylate) (pHBMA), poly(6-(hydroxyhexyl)methacrylate) (pHHMA), and copolymers composed of N-isopropylacrylamide (NIPAA), methacrylic acid (MA), NIPAA, and the above monomers. The surface, mechanical, and swelling properties (at 20 and 37 degrees C, pH 6) of the polymers were determined using dynamic contact angle analysis, tensile analysis, and thermogravimetry, respectively. The T-g and lower critical solution temperatures (LCST) were determined using modulated DSC and oscillatory rheometry, respectively. Drug loading of the hydrogels with chlorhexidine diacetate was performed by immersion in a drug solution at 20 degrees C (

Silk-inspired polymers and proteins

The biocompatibility and biodegradability of natural silk fibres and the benign conditions under which they (with impressive mechanical properties) are produced represent a biomimetic ideal. This ideal has inspired people in both academia and industry to prepare silk-mimetic polymers and proteins by chemical and/or biotechnological means. in the present paper, we aim to give an overview of the design principles of such silk-inspired polymers/proteins, their processing into various materials morphologies, their mechanical and biological properties, and, finally, their technical and biomedical applications.

Novel furan polymer materials based on the reversible Diels-Alder reaction

A futura e inevitável escassez dos recursos fósseis, juntamente com o aumento imprevisível dos seus preços, levou, nas últimas décadas, a um aumento impressionante de iniciativas dedicadas não só à procura de fontes alternativas de fornecedores de energia, mas também de produtos químicos e polímeros a partir de fontes renováveis, em particular da biomassa vegetal. Entre estes, os polímeros derivados de monómeros furânicos constituem uma classe única de materiais cujas estruturas podem, em princípio, simular virtualmente os seus homólogos actualmente derivados de recursos fósseis. O anel furânico é uma estrutura heterocíclica com um carácter diénico pronunciado, o que torna-o um dieno particularmente apropriado para a reacção de Diels-Alder (DA) com dienófilos como a maleimida. Um dos aspectos mais relevantes da reacção de DA é a sua reversibilidade em função da temperatura, a qual permite que os aductos sejam facilmente revertidos nos seus precursores por aumento da temperatura (reacção de retro-DA). No caso específico da combinação furano-maleimida, a formação do aducto predomina até cerca de 60ºC, enquanto a reacção inversa é dominante acima de 100ºC. A combinação desta característica da reacção de DA com a química de compostos furânicos pode abrir um novo caminho para a preparação de materiais macromoleculares funcionais com base em fontes renováveis e com aplicações promissoras como auto-reparação e reciclabilidade. O principal objectivo desta Tese, é a síntese e caracterização de novos materiais poliméricos termo-reversíveis, aplicando a reacção de DA a monómeros complementares com estruturas dos tipos furânico (o dieno, designado por A) e de maleimida (o dienófilo, designado por B). A primeira etapa neste trabalho envolveu a síntese, purificação e caracterização de novos monómeros furânicos e de maleimida do tipo AA, A3, BB, B3, AB, AB2, cada um com diferentes grupos separadores das funções reactivas. Posteriormente, estes monómeros foram polimerizados e despolimerizados por ciclos de DA/retro-DA utilizando diferentes combinações. A formação e dissociação de todos os aductos de DA foram seguidas por ambas espectroscopias de UV e RMN de 1H. O primeiro sistema de DA estudado foi uma combinação modelo entre reagentes mono-funcionais (-A+-B), nomeadamente o acetato furfurílico (FA) e a N-metilmaleimida (MM), ambos comercialmente disponíveis. O objectivo desta abordagem foi estudar a cinética e o equilíbrio da formação/dissociação dos aductos de DA e obter indicações sobre as condições mais adequadas a serem usadas na preparação dos correspondentes novos materiais macromoleculares. Além disso, pretendia-se verificar a presença ou ausência de reacções secundárias que poderiam intervir em ambas as vias directa e inversa das reacções, mesmo após vários ciclos. A espectroscopia de UV forneceu informação quantitativa sobre a cinética de formação do aducto através da diminuição progressiva da absorvência máxima a 293 nm correspondente ao grupo maleimida, a diferentes temperaturas (35, 50, 65 ºC) Reciprocamente, a correspondente reacção de retro-DA foi seguida a 90 ºC através do aumento do mesmo pico. A reversibilidade destes sistemas foi verificada com sucesso após uma sequência de ciclos de DA/retro-DA. Adicionalmente, verificou-se que os espectros originaram um ponto isosbéstico, provando que estes sistemas não envolvem quaisquer reacções secundárias. Uma vez que foi usado um excesso de FA, as reacções de DA modelo apresentaram um comportamento cinético de pseudo-primeira ordem, com a constante de velocidade k mais alta (2.1x10-5 dm3mol-1s-1) para T=65 ºC. A correspondente energia de activação foi de 39.0 kJ.mol-1. A reacção de retro-DA seguiu um comportamento de primeira ordem, com constante de velocidade de 1.6x10-6 s-1. A evolução deste sistema por RMN de 1H a 65ºC deu-nos informações mais detalhadas sobre a sua evolução estrutural, ou seja, à medida que a intensidade dos picos atribuídos à formação do aducto aumentaram progressivamente ao longo do tempo, os pertencentes aos reagentes iniciais diminuiram proporcionalmente. O “rendimento final”, calculado após 20 dias à temperatura ambiente, foi de aproximadamente 70%. A reacção de retro-DA foi depois seguida a 90ºC, observando-se tal como na espectroscopia de UV, o deslocamento da reacção no sentido da regeneração dos reagentes de partida. A viabilidade de múltiplos ciclos de DA/retro-DA estabelecidos pela espectroscopia de UV foi igualmente confirmada por RMN de 1H. O passo seguinte envolveu o estudo de um sistema de policondensação linear baseado no crescimento gradual por reacção de DA entre um monómero bisfurânico A-A e um do tipo bismaleimida B-B, seguindo a mesma abordagem que no sistema modelo. O poliaducto linear foi obtido a partir de soluções equimolares dos monómeros, por reacção de DA a 65ºC. O progresso desta polimerização foi seguido por espectroscopia de UV e RMN de 1H e, mais qualitativamente, pelo aumento da viscosidade do meio. A reacção seguiu um comportamento de segunda ordem, com uma constante de velocidade de 9.4x10-6 dm3mol-1s-1, e observou-se novamente um ponto isosbéstico nos dados de UV. Os espectros de RMN apresentaram o padrão esperado, nomeadamente o aumento progressivo dos sinais associados ao aducto e a correspondente diminuição dos grupos furano e maleimida livres. A despolimerização do poliaducto através da reacção de retro-DA foi seguida a 110ºC usando as mesmas técnicas. Os dados de UV mostraram o retorno progressivo da absorção dos grupos de maleimida, seguindo um comportamento cinético de primeira ordem, com constante de velocidade de 2.5x10-6 s-1, até à completa regeneração de ambos os monómeros. Os espectros de RMN providenciaram mais uma vez informação estrutural sobre o progresso da despolimerização, a qual foi acompanhada por uma diminuição progressiva da viscosidade. Adicionalmente, para seguir a retro- DA, adicionou-se um excesso de composto furânico monofuncional, nomeadamente o 2,5-dimetilfurano (DMFu), ao sistema de modo a bloquear as funções maleimida complementares, evitando assim a repolimerização após arrefecimento. Os productos isolados foram então o monómero bisfurânico AA, DMFu que não reagiu e o bisaducto não-polimerizável de BB com DMFu. Este resultado indicou claramente que o polímero foi de facto revertido nos seus monómeros durante a reacção de retro-DA. O terceiro sistema estudado foi outra polimerização linear, seguindo as mesmas condições experimentais que os anteriores, mas com uma estratégia diferente de modo a contornar o problema clássico de assegurar a estequiometria exacta dos monómeros. As estruturas dos monómeros utilizados incorporam ambos os grupos reactivos, i.e, moléculas do tipo A-B. A polimerização prematura destes monómeros intrinsecamente reactivos foi evitada com a protecção do grupo maleimida na forma de um aducto de DA com furano, até a incorporação do substituinte furânico na outra extremidade. Portanto, a policondensação destes monómeros foi iniciada após a desprotecção in situ deste composto mediante aquecimento, seguido de arrefecimento até à temperatura adequada para polimerizar. Os resultados obtidos por UV e RMN sugerem que de facto o uso de monómeros do tipo A-B oferece um melhor sistema linear. Em seguida, foram estudados sistemas de policondensação não-linear por reacção de DA, entre monómeros (um ou ambos) com funcionalidade superior a dois, nomeadamente sistemas do tipo A3+B-B ou A-A+B3, seguindo mais uma vez as mesmas condições experimentais. Uma vez que utilizam monómeros complementares contendo, em média, mais de duas funcionalidades, estes sistemas conduzem a materiais reticulados. Nestes estudos, foram usadas três razões molares de [maleimida]/[furano], nomeadamente 1.0, 0.75 e 0.5, de modo a estudar ambas as situações de não-gelificação e reticulação. Ambos sistemas apresentaram um comportamento regular e boa reciclabilidade quer para gerar situações que possam conduzir à formação de redes a diferentes graus de conversão, ou que possam parar antes da sua obtenção, conforme previsto pela equação de Flory-Stockmayer. Como esperado, a utilização de grupos complementares em quantidades estequiométricas produziu o espessamento mais rápido e a reticulação quase completa; à medida que a quantidade relativa de monómero trifuncional decresceu, as reacções pararam antes da reticulação, ou seja, originaram meios altamente viscosos contendo polímeros solúveis altamente ramificados. As reacções de retro-DA a 110 ºC conduziram à gradual dissolução das partículas de gel (quando presentes), tendo sido comprovado pelos espectros de UV e de RMN de 1H, evidenciado a regeneração dos monómeros. Tal como no sistema do tipo A-A+B-B, a reacção de retro-DA foi seguida adicionando um excesso de DMFu ao sistema reaccional. Como esperado, os produtos finais foram os monómeros furânicos, o DMFu em excesso e o trisaducto ou o bisaducto maleimida-DMFu, o que confirma a eficiência da despolimerização com regeneração dos monómeros iniciais. O último sistema de policondensação por reacção de DA envolveu um monómero assimetricamente substituído do tipo AB2, capaz de originar estruturas macromoleculares hiper-ramificadas que não reticulam. Este estudo preliminar deste sistema foi seguido nas mesmas condições experimentais que os anteriores, apresentando um comportamento com as características esperadas.

Synthesis of new vegetable oil-based polymeric materials

A crescente procura de recursos fosseis a que se tem assistido nos ultimos anos, tem resultado num crescimento sem precedentes dos precos, com consequencias imprevisiveis e que levara, no espaco de decadas, ao seu inevitavel esgotamento. A procura de um modelo de desenvolvimento sustentavel, baseado em recursos renovaveis e o grande desafio que se coloca a civilizacao no seculo XXI. A biomassa vegetal, atraves das designadas gBio-refinarias h, e uma alternativa logica para a producao de produtos quimicos e de materiais mas tambem de combustiveis e energia. Os oleos vegetais constituem uma das fracoes da biomassa vegetal, cuja exploracao tem merecido redobrada atencao nos ultimos anos, como fonte de materiais e de combustiveis. Assim, a presente dissertacao tem por objetivo o desenvolvimento de novos materiais polimericos derivados de oleos vegetais, seguindo duas abordagens distintas, nomeadamente a preparacao de polimeros atraves de polimerizacao por etapas e polimerizacao em cadeia (Parte B e C, respetivamente). Em primeiro lugar, foram sintetizados poliesteres alifaticos de cadeia longa a partir de monomeros provenientes do oleo de colza (Capitulo III). A auto-metatese do acido erucico com catalisadores de rutenio, seguida de hidrogenacao da ligacao dupla, originou o acido 1,26-hexacosanodioico, que por sua vez foi convertido em hexacosano-1,26-diol. Subsequentemente, a policondensacao do acido ƒ¿,ƒÖ-dicarboxilico de cadeia longa com o hexacosano-1,26-diol originou o poliester 26,26. O diacido C26 foi tambem polimerizado com outros alcano-diois de cadeia curta, nomeadamente o dodecano-1,12-diol e o butano-1,2-diol, produzindo, respetivamente, os poliesteres 12,26 e 4,26. Estes poliesteres de fontes 100% renovaveis possuem valores de Mn na ordem dos 8-14 kDa e valores de PDI entre 2.1 e 2.7. As propriedades destes poliesteres alifaticos foram avaliadas atraves de varias tecnicas, revelando elevada cristalinidade (com uma estrutura cristalina como a do polietileno) e elevadas temperaturas de fusao (74-104 ‹C), cristalizacao (68-92 ‹C) e degradacao (323-386 ‹C). Em segundo lugar, foram sintetizados polimeros lineares termo-reversiveis a partir de derivados do oleo de ricinio (Capitulo IV). Para tal foram preparados monomeros que incorporam aneis furanicos inseridos atraves do acoplamento tiol-eno, e que posteriormente foram polimerizados pela reacao de Diels-Alder (DA) entre os grupos furano (dieno A) e estruturas complementares do tipo maleimida (dienofilo B). Para as polimerizacoes DA foram consideradas duas abordagens diferentes, nomeadamente (i) o uso de monomeros com dois aneis furanicos terminais em conjunto com uma bismaleimida (sistemas AA+BB) e (ii) a utilizacao de um monomero que incorpora ambos os grupos reativos, furano e maleimida, na sua estrutura (sistema AB). Este estudo demonstrou claramente que ambas as estratégias foram bem sucedidas embora com diferentes resultados em termos da natureza dos produtos obtidos. Estes polímeros lineares apresentam valores relativamente baixos de Tg (-40 to -2 °C) devido à natureza flexível dos grupos separadores das funções reativas, e de Mn (4.5-9.0 kDa) dada a observada tendência de ciclização associada a concentrações baixas de monómero. A aplicação da reação de retro-DA aos polímeros em causa confirmou o seu caráter reversível, ou seja, a possibilidade de promover, em condições controladas, a despolimerização com recuperação dos monómeros de partida. Esta particularidade abre caminhos para materiais macromoleculares originais com aplicações promissoras tais como auto-reparação e reciclabilidade. Em terceiro lugar, sintetizaram-se polímeros não-lineares termo-reversíveis a partir de derivados do óleo de ricínio (Capítulo V). Para tal foram preparados monómeros trifuncionais e posteriormente polimerizados através da reação de DA entre os grupos reativos complementares furano/maleimida. Foram consideradas três abordagens distintas para preparar estes polímeros não-lineares, nomeadamente através da utilização de (i) um monómero bisfurânico em combinação com uma trismaleimida (sistema A2+B3) e (ii) um monómero trisfurânico em conjunto com uma bismaleimida (sistema A3+B2) que originaram materiais ramificados ou reticulados, e ainda (iii) a utilização de monómeros assimetricamente substituídos do tipo A2B ou AB2 capazes de originar estruturas macromoleculares hiper-ramificadas. Todos os sistemas apresentaram valores de Tg perto de 0 °C, o que era de esperar para estes materiais não-lineares. A aplicação da reação de retro-DA comprovou mais uma vez o caráter termo-reversível das polimerizações em causa. Em quarto lugar e último lugar, foram preparados copolímeros de acetato de vinilo (VAc) com monómeros derivados de óleo de girassol (Capítulo VI). Ésteres vinílicos de ácidos gordos (FAVE) foram sintetizados por transvinilação dos ácidos oleico e linoleico com VAc catalisada por um complexo de irídio. Os monómeros vinílicos preparados foram caracterizados e posteriormente homopolimerizados e copolimerizados com VAc através do uso dos grupos vinílicos terminais como função inicial de polimerização. A variação do tipo e quantidade de monómero FAVE e da quantidade de iniciador radicalar originou copolímeros de VAc com valores de Mn na gama de 1.2-3.0 kDa e valores de Tg de -5 a 16 °C. Os copolímeros foram avaliados em testes de cura oxidativa através das insaturações nas suas cadeias alifáticas para formar materiais reticulados, e os resultados sugerem que eles podem ser sistemas efetivos de cura para aplicações como tintas, vernizes e outros tipos de revestimento. Todos os materiais poliméricos preparados ao longo deste trabalho constituem contribuições atrativas para a área dos polímeros oriundos de recursos renováveis e representam uma prova indiscutível de que os óleos vegetais são percursores promissores de materiais macromoleculares com potenciais aplicações.

Mise au point de nanoparticules polymères pour l'administration parentérale d'agents anticancéreux hydrophobes

Plusieurs agents anticancéreux très puissants sont caractérisés par une solubilité aqueuse limitée et une toxicité systémique importante. Cette dernière serait liée d’une part à la solubilisation des agents anticancéreux à l’aide de surfactifs de bas poids moléculaire, connus pour leur toxicité intrinsèque, et d’autre part, par le manque de spécificité tissulaire des anticancéreux. Les vecteurs colloïdaux à base de polymères permettraient de résoudre certains défis liés à la formulation d’agents anticancéreux hydrophobes. D’abord, les polymères peuvent être sélectionnés afin de répondre à des critères précis de compatibilité, de dégradation et d’affinité pour le médicament à formuler. Ensuite, le fait d’encapsuler l’agent anticancéreux dans un vecteur peut améliorer son efficacité thérapeutique en favorisant son accumulation au niveau du tissu cible, i.e. la tumeur, et ainsi limiter sa distribution au niveau des tissus sains. Des travaux antérieurs menés au sein de notre laboratoire ont mené à la mise au point de micelles à base de poly(N-vinyl-pyrrolidone)-bloc-poly(D,L-lactide) (PVP-b-PDLLA) capables de solubiliser des agents anticancéreux faiblement hydrosolubles dont le PTX. Ce dernier est commercialisé sous le nom de Taxol® et formulé à l’aide du Crémophor EL (CrEL), un surfactif de bas poids moléculaire pouvant provoquer, entre autres, des réactions d’hypersensibilité sévères. Bien que les micelles de PVP-b-PDLLA chargées de PTX aient démontré une meilleure tolérance comparée au Taxol®, leur potentiel de ciblage tumoral et leur efficacité thérapeutique étaient similaires à la forme commerciale à doses égales. Ceci était possiblement dû au fait que les micelles étaient rapidement déstabilisées et ne pouvaient retenir leur cargo suite à leur administration intraveineuse. Nous avons donc décidé de poursuivre les travaux avec un autre type de vecteur, soit des nanoparticules, qui possèdent une stabilité intrinsèque supérieure aux micelles. L’objectif principal de cette thèse de doctorat était donc de mettre au point des nanoparticules polymères pour l’administration parentérale d’agents anticancéreux faiblement solubles dans l’eau. Les nanoparticules devaient permettre d’encapsuler des agents anticancéreux hydrophobes et de les libérer de manière contrôlée sur plusieurs jours. De plus, elles devaient démontrer un temps de circulation plasmatique prolongée afin de favoriser l’accumulation passive du médicament encapsulé au niveau de la tumeur. La première partie du travail visait à employer pour la première fois le copolymère amphiphile PVP-b-PDLLA comme émulsifiant dans la préparation de nanoparticules polymères. Ainsi, une méthode de fabrication des nanoparticules par émulsion huile-dans-eau a été appliquée afin de produire des nanoparticules à base de PDLLA de taille inférieure à 250 nm. Grâce aux propriétés lyoprotectrices de la couronne de PVP présente à la surface des nanoparticules, celles-ci pouvaient retrouver leur distribution de taille initiale après lyophilisation et redispersion en milieu aqueux. Deux anticancéreux hydrophobes, soit le PTX et l’étoposide (ETO), ont été encapsulés dans les nanoparticules et libérés de ces dernières de façon contrôlée sur plusieurs jours in vitro. Une procédure de « salting-out » a été appliquée afin d’améliorer le taux d’incorporation de l’ETO initialement faible étant donnée sa solubilité aqueuse légèrement supérieure à celle du PTX. Le second volet des travaux visait à comparer le PVP comme polymère de surface des nanoparticules au PEG, le polymère le plus fréquemment employé à cette fin en vectorisation. Par le biais d’études d’adsorption de protéines, de capture par les macrophages et de biodistribution chez le rat, nous avons établi une corrélation in vitro/in vivo démontrant que le PVP n’était pas un agent de surface aussi efficace que le PEG. Ainsi, malgré la présence du PVP à la surface des nanoparticules de PDLLA, ces dernières étaient rapidement éliminées de la circulation sanguine suite à leur capture par le système des phagocytes mononucléés. Par conséquent, dans le troisième volet de cette thèse, le PEG a été retenu comme agent de surface, tandis que différents polymères biodégradables de la famille des polyesters, certains synthétiques (PDLLA et copolymères d’acide lactique/acide glycolique), d’autres de source naturelle (poly(hydroxyalkanoates)(PHAs)), ont été investiguées comme matériaux formant le cœur des nanoparticules. Il en est ressorti que les propriétés physicochimiques des polyesters avaient un impact majeur sur l’efficacité d’encapsulation du PTX et son profil de libération des nanoparticules in vitro. Contrairement aux PHAs, les polymères synthétiques ont démontré des taux d’incorporation élevés ainsi qu’une libération contrôlée de leur cargo. Des études de pharmacocinétique et de biodistribution ont démontré que les nanoparticules de PDLLA dotées d’une couronne de PEG conféraient un temps de circulation plasmatique prolongé au PTX et favorisaient son accumulation tumorale. Les nanoparticules polymères représentent donc une alternative intéressante au Taxol®.