Glucose transporter-1 deficiency syndrome: the expanding clinical and genetic spectrum of a treatable disorder.

Glucose transporter-1 deficiency syndrome is caused by mutations in the SLC2A1 gene in the majority of patients and results in impaired glucose transport into the brain. From 2004-2008, 132 requests for mutational analysis of the SLC2A1 gene were studied by automated Sanger sequencing and multiplex ligation-dependent probe amplification. Mutations in the SLC2A1 gene were detected in 54 patients (41%) and subsequently in three clinically affected family members. In these 57 patients we identified 49 different mutations, including six multiple exon deletions, six known mutations and 37 novel mutations (13 missense, five nonsense, 13 frame shift, four splice site and two translation initiation mutations). Clinical data were retrospectively collected from referring physicians by means of a questionnaire. Three different phenotypes were recognized: (i) the classical phenotype (84%), subdivided into early-onset (<2 years) (65%) and late-onset (18%); (ii) a non-classical phenotype, with mental retardation and movement disorder, without epilepsy (15%); and (iii) one adult case of glucose transporter-1 deficiency syndrome with minimal symptoms. Recognizing glucose transporter-1 deficiency syndrome is important, since a ketogenic diet was effective in most of the patients with epilepsy (86%) and also reduced movement disorders in 48% of the patients with a classical phenotype and 71% of the patients with a non-classical phenotype. The average delay in diagnosing classical glucose transporter-1 deficiency syndrome was 6.6 years (range 1 month-16 years). Cerebrospinal fluid glucose was below 2.5 mmol/l (range 0.9-2.4 mmol/l) in all patients and cerebrospinal fluid : blood glucose ratio was below 0.50 in all but one patient (range 0.19-0.52). Cerebrospinal fluid lactate was low to normal in all patients. Our relatively large series of 57 patients with glucose transporter-1 deficiency syndrome allowed us to identify correlations between genotype, phenotype and biochemical data. Type of mutation was related to the severity of mental retardation and the presence of complex movement disorders. Cerebrospinal fluid : blood glucose ratio was related to type of mutation and phenotype. In conclusion, a substantial number of the patients with glucose transporter-1 deficiency syndrome do not have epilepsy. Our study demonstrates that a lumbar puncture provides the diagnostic clue to glucose transporter-1 deficiency syndrome and can thereby dramatically reduce diagnostic delay to allow early start of the ketogenic diet.

Mutations inducing divergent shifts of constitutive activity reveal different modes of binding among catecholamine analogues to the beta(2)-adrenergic receptor.

1. We compared the changes in binding energy generated by two mutations that shift in divergent directions the constitutive activity of the human beta(2) adrenergic receptor (beta(2)AR). 2. A constitutively activating mutant (CAM) and the double alanine replacement (AA mutant) of catechol-binding serines (S204A, S207A) in helix 5 were stably expressed in CHO cell lines, and used to measure the binding affinities of more than 40 adrenergic ligands. Moreover, the efficacy of the same group of compounds was determined as intrinsic activity for maximal adenylyl cyclase stimulation in wild-type beta(2)AR. 3. Although the two mutations had opposite effects on ligand affinity, the extents of change were in both cases largely correlated with the degree of ligand efficacy. This was particularly evident if the extra loss of binding energy due to hydrogen bond deletion in the AA mutant was taken into account. Thus the data demonstrate that there is an overall linkage between the configuration of the binding pocket and the intrinsic equilibrium between active and inactive receptor forms. 4. We also found that AA mutation-induced affinity changes for catecholamine congeners gradually lacking ethanolamine substituents were linearly correlated to the loss of affinity that such modifications of the ligand cause for wild-type receptor. This indicates that the strength of bonds between catechol ring and helix 5 is critically dependent on the rest of interactions of the beta-ethanolamine tail with other residues of the beta(2)-AR binding pocket.

A novel population of human melanoma-specific CD8 T cells recognizes Melan-AMART-1 immunodominant nonapeptide but not the corresponding decapeptide.

HLA-A2-restricted cytolytic T cells specific for the immunodominant human tumor Ag Melan-A(MART-1) can kill most HLA-matched melanoma cells, through recognition of two naturally occurring antigenic variants, i.e., Melan-A nonamer AAGIGILTV and decamer EAAGIGILTV peptides. Several previous studies have suggested a high degree of TCR cross-reactivity to the two peptides. In this study, we describe for the first time that some T cell clones are exclusively nonamer specific, because they are not labeled by A2/decamer-tetramers and do not recognize the decamer when presented endogenously. Functional assays with peptides gave misleading results, possibly because decamers were cleaved by exopeptidases. Interestingly, nonapeptide-specific T cell clones were rarely Valpha2.1 positive (only 1 of 19 clones), in contrast to the known strong bias for Valpha2.1-positive TCRs found in decamer-specific clones (59 of 69 clones). Molecular modeling revealed that nonapeptide-specific TCRs formed unfavorable interactions with the decapeptide, whereas decapeptide-specific TCRs productively created a hydrogen bond between CDR1alpha and glutamic acid (E) of the decapeptide. Ex vivo analysis of T cells from melanoma metastases demonstrated that both nonamer and decamer-specific T cells were enriched to substantial frequencies in vivo, and representative clones showed efficient tumor cell recognition and killing. We conclude that the two peptides should be regarded as distinct epitopes when analyzing tumor immunity and developing immunotherapy against melanoma.

NLRC5 exclusively transactivates MHC class I and related genes through a distinctive SXY module.

MHC class II (MHCII) genes are transactivated by the NOD-like receptor (NLR) family member CIITA, which is recruited to SXY enhancers of MHCII promoters via a DNA-binding "enhanceosome" complex. NLRC5, another NLR protein, was recently found to control transcription of MHC class I (MHCI) genes. However, detailed understanding of NLRC5's target gene specificity and mechanism of action remained lacking. We performed ChIP-sequencing experiments to gain comprehensive information on NLRC5-regulated genes. In addition to classical MHCI genes, we exclusively identified novel targets encoding non-classical MHCI molecules having important functions in immunity and tolerance. ChIP-sequencing performed with Rfx5(-/-) cells, which lack the pivotal enhanceosome factor RFX5, demonstrated its strict requirement for NLRC5 recruitment. Accordingly, Rfx5-knockout mice phenocopy Nlrc5 deficiency with respect to defective MHCI expression. Analysis of B cell lines lacking RFX5, RFXAP, or RFXANK further corroborated the importance of the enhanceosome for MHCI expression. Although recruited by common DNA-binding factors, CIITA and NLRC5 exhibit non-redundant functions, shown here using double-deficient Nlrc5(-/-)CIIta(-/-) mice. These paradoxical findings were resolved by using a "de novo" motif-discovery approach showing that the SXY consensus sequence occupied by NLRC5 in vivo diverges significantly from that occupied by CIITA. These sequence differences were sufficient to determine preferential occupation and transactivation by NLRC5 or CIITA, respectively, and the S box was found to be the essential feature conferring NLRC5 specificity. These results broaden our knowledge on the transcriptional activities of NLRC5 and CIITA, revealing their dependence on shared enhanceosome factors but their recruitment to distinct enhancer motifs in vivo. Furthermore, we demonstrated selectivity of NLRC5 for genes encoding MHCI or related proteins, rendering it an attractive target for therapeutic intervention. NLRC5 and CIITA thus emerge as paradigms for a novel class of transcriptional regulators dedicated for transactivating extremely few, phylogenetically related genes.

Extracellular Subunit Interactions Control Transitions between Functional States of Acid-sensing Ion Channel 1a.

Acid-sensing ion channels (ASICs) are neuronal, voltage-independent Na(+) channels that are transiently activated by extracellular acidification. They are involved in pain sensation, the expression of fear, and in neurodegeneration after ischemic stroke. Our study investigates the role of extracellular subunit interactions in ASIC1a function. We identified two regions involved in critical intersubunit interactions. First, formation of an engineered disulfide bond between the palm and thumb domains leads to partial channel closure. Second, linking Glu-235 of a finger loop to either one of two different residues of the knuckle of a neighboring subunit opens the channel at physiological pH or disrupts its activity. This suggests that one finger-knuckle disulfide bond (E235C/K393C) sets the channel in an open state, whereas the other (E235C/Y389C) switches the channel to a non-conducting state. Voltage-clamp fluorometry experiments indicate that both the finger loop and the knuckle move away from the β-ball residue Trp-233 during acidification and subsequent desensitization. Together, these observations reveal that ASIC1a opening is accompanied by a distance increase between adjacent thumb and palm domains as well as a movement of Glu-235 relative to the knuckle helix. Our study identifies subunit interactions in the extracellular loop and shows that dynamic changes of these interactions are critical for normal ASIC function.

Um estudo teórico relativo à não-linearidade da ligação de hidrogênio em sistemas heterocíclicos C2H4O-C2H2 e C2H4S-C2H2

B3LYP/6-31G(d,p) calculations were used to determine the optimized geometries of the C2H4O-C2H2 and C2H4S-C2H2 heterocyclic hydrogen-bonded complexes. Results of structural, rotational, electronic and vibrational parameters indicate that the hydrogen bonding is non-linear due to the pi bond of the acetylene interacting with the hydrogen atoms of the methyl groups of the three-membered rings. Moreover, the theoretical investigation showed that the non-linearity is much more intriguing, since there is a structural disjunction on the acetylene within the heterocyclic system.

Efeito das interações hiperconjugativas na constante de acoplamento ¹J CH da hexametilenotetramina e do adamantano: estudo teórico e experimental

The objective of this work was to determine the influence of hyperconjugative interactions on the ¹J CH coupling constant for hexamethylenetetramine (1) and adamantane (2). For this end, theoretical and experimental ¹J CH were obtained and hyperconjugative interactions were investigated using NBO. It was observed, theoretically and experimentally, that ¹J CH in 1 is 20 Hz larger than in 2, mainly due to the nNCE=Symbol>®s*C-H hyperconjugative interaction. This interaction occurs only in 1, with an energy of 9.30 kcal mol-1. It increases the s-character of the carbon atom in the C-H bond and the occupancy of the sigma*C-H orbital in (1).

Bases moleculares da ação anti-inflamatória dos ácidos oleanólico e ursólico sobre as isoformas da ciclo-oxigenase por docking e dinâmica molecular

The triterpenoids oleanolic (OA) and ursolic (UA) acids show non-selective antiinflamatory activity in vitro for cyclooxygenase (COX) isoforms. 3D conformations of OA and UA, with three possible orientations (1, 1' and 2) in the active site of isoforms COX, obtained by docking, were submitted to molecular dynamics. The results show that orientation 2 of the OA in COX-2 is more favorable because orientation 1 moved away from the active site. The carboxylate group of OA interact by hydrogen bonds with Ser353 and with Phe357 and Leu359, mediated by water, while hydroxyl in C-3 interact by hydrogen bond, mediated by water, with Tyr385.

A FORMAÇÃO DE LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO π‧‧‧H, F‧‧‧H E C‧‧‧H NOS COMPLEXOS C2H2‧‧‧(HF), C2H2‧‧‧2(HF) E C2H2‧‧‧3(HF)

In this work, a theoretical study on the basis of structural, vibrational, electronic and topological parameters of the C2H2‧‧‧(HF), C2H2‧‧‧2(HF) and C2H2‧‧‧3(HF) complexes concerning the formation of π‧‧‧H, F‧‧‧H and C‧‧‧H hydrogen bonds is presented. The main difference among these complexes is not properly the interaction strength, but the hydrogen bond type whose benchmark is ruled justly by the structure. Meanwhile, the occurrence of π‧‧‧H hydrogen bonds was unveiled in both C2H2‧‧‧(HF) dimer and C2H2‧‧‧3(HF) tetramer, although in latter, this interaction is stronger than C‧‧‧H of the C2H2‧‧‧2(HF) trimer. However, the F‧‧‧H hydrogen bonds within the subunits of hydrofluoric acid are the strongest ones, reaching a partial covalent limit, and thereby contribute decisively to the stabilization of the tetramer structure. In line with this, the largest red-shifts were observed on the hydrofluoric acid trimer of the C2H2‧‧‧3(HF) complex.

The importance of hydrogen bonding in the alkylation of phenols

Hydrogen bond assisted alkylation of phenols is compared with the classical base assisted reactions. The influence of solvents on the fluoride assisted reactions is discussed,· with emphasis on the localization of hydrogen bond charge density. Polar aprotic solvents such as DMF favour a-alkylation, and nonpolar aprotic solvents such as toluene favourC-alkylation of phenol. For more reactive and soluble fluorides, such as tetrabu~ylammoniumfluoride, the polar aprotic solvent favours a-alkylation and nonpolar aprotic solvent favours fluorination. Freeze-dried potassium fluoride is a better catalytic agent in hydrogen bond assisted alkylation reactions of phenol than the oven-dried fluoride. The presence of water in the alkylation reactions reduces the expected yield drastically. The tolerance of the reaction to water has also been studied. The use ofa phase transfer catalyst such as tetrabutylammonium bromide in the alkylation reactions of phenol in the presence of potassium fluoride is very effective under anhydrous conditions. Sterically hindered phenols such as 2,6-ditertiarybutyl-4-methyl phenol could not be alkylated even by using the more reactive fluorides, such as tetrabutylammonium fluoride in either polar or nonpolar aprotic solvents. Attempts were also made to alkylate phenols in the presence of triphenylphosphine oxide.

Half-sandwich silane complexes of ruthenium and iron : synthesis, structure and application to catalysis

The present thesis describes syntheses, structural studies, and catalytic reactivity of new non-classical silane complexes of ruthenium and iron. The ruthenium complexes CpRu(PPri3)CI(T]2-HSiR3) (1) (SiR3 = SiCh (a), SiClzMe (b), SiCIMe2 (c), SiH2Ph (d), SiMe2Ph (e» were prepared by reactions of the new unsaturated complex CpRu(PPri3)CI with silanes. According to NMR studies and X-ray analyses, the complexes la-c exhibit unusual simultaneous Si··· H and Si··· CI-Ru interactions. The complex CpRu(PPri3)CI was also used for the preparation of the first examples of late transition metal agostic silylamido complexes CpRu(PPri3)(N(T]2-HSiMe2)R) (2) (R= Ar or But), which were characterized by NMR spectroscopy. The iron complexes CpFe(PMePri2)H2(SiR3) (3) (SiR3 = SiCh (a), SiClzMe (b), SiCIMe2 (c), SiH2Ph (d), SiMe2Ph (e» were synthesized by the reaction of the new borohydride iron complex CpFe(PMePri2)(B~) with silanes in the presence NEt3. The complexes 3 exhibit unprecedented two simultaneous and equivalent Si··· H interactions, which was confirmed by X-ray analyses and DFT calculations. A series of cationic ruthenium complexes [CpRu(PR3)(CH3CN)(112-HSiR'3)]BAF (PR3 = PPri 3 (4), PPh3 (5); SiR'3 = SiCh (a), SiClzMe (b), SiClMe2 (c), SiH2Ph (d), SiMe2Ph (e» was obtained by substitution of one of the labile acetonitrile ligands in [CpRu(PR3)(CH3CNh]BAF with sHanes. Analogous complexes [TpRu(PR3)(CH3CN)(T]2 -HSiR' 3)]BAF (5) were obtained by the reaction of TpRu(PR3)(CH3CN)CI with LiBAF in the presence of silanes. The complexes 4-5 were characterized by NMR spectroscopy, and the observed coupling constants J(Si-H) allowed us to estimate the extent of Si-H bond activation in these compounds. The catalytic activity in hydrosilylation reactions of all of the above complexes was examined. The most promising results were achieved with the cationic ruthenium precatalyst [CpRu(PPri3)(CH3CN)2t (6). Complex 6 shows good to excellent catalytic activity in the hydrosilylation of carbonyls, dehydrogenative coupling of silanes with alcohols, amines, acids, and reduction of acid chlorides. We also discovered very selective reduction of nitriles and pyridines into the corresponding N-silyl imines and l,4-dihydropyridines, respectively, at room temperature with the possibility of catalyst recycling. These chemoselective catalytic methods have no analogues in the literature. The reactions were proposed to proceed via an ionic mechanism with intermediate formation of the silane a-complexes 4.

Découverte et application de nouveaux motifs d'association propres à l'hexaphénylbenzène et à ses dérivés

Les propriétés des matériaux moléculaires proviennent à la fois de la structure des composantes individuelles et de la façon dont elles s’associent. Ce dernier aspect reste difficile à contrôler, malgré de grandes avancées en science des matériaux. Pour mieux comprendre la relation structure-propriétés, nous avons entrepris une étude systématique de l'hexaphénylbenzène et de ses dérivés, qui offrent une charpente symétrique et rigide. En premier lieu, nous avons attaché six groupements diaminotriazinyles sur l’hexaphénylbenzène afin de produire des réseaux tridimensionnels hautement poreux maintenus par des ponts hydrogène. En modifiant systématiquement le coeur moléculaire, nous avons excisé près du tiers de la molécule-mère, générant des réseaux supramoléculaires dont la porosité s’est élevée graduellement jusqu’à 75%, équivalant ainsi le record pour ce type de matériaux. Ensuite, nous avons étudié le comportement de l’hexakis(4-nitrophényl)benzène. Dans les structures cristallines obtenues, des interactions non-covalentes entre groupements nitro démontrent leur potentiel en chimie supramoléculaire. Le coeur moléculaire ne joue qu’un rôle secondaire dans l’empilement des molécules : seules quelques interactions C-H•••π impliquant le cycle aromatique central de l’hexaphénylbenzène sont évidentes. Cette dernière observation nous a poussés à étudier le comportement à l’état cristallin de l’hexaphénylbenzène et ses dérivés. En scrutant attentivement neuf structures cristallines de ces composés, nous avons décerné la présence récurrente d’interactions C-H•••π impliquant le cycle aromatique central. Cette association caractéristique a été exploitée pour créer des réseaux supramoléculaires maintenus par des interactions C-H•••π sélectives entre un groupement éthynyle et le cycle aromatique central de l’hexaphénylbenzène. Finalement, nous avons joint le côté sombre de l’ingénierie cristalline en utilisant nos connaissances dans le but d’empêcher la formation d’interactions directionnelles. En protégeant le cycle aromatique central de l’hexaphénylbenzène à l’aide de groupements alkyles, les interactions C-H•••π ont été pratiquement éliminées. Ces résultats offrent la possibilité de créer de nouveaux matériaux amorphes. Dans ces études, focalisées sur le système hexaphénylbenzène, nous avons mis en relief des phénomènes qui sont obscurcis dans d'autres familles de molécules. De plus, ce système a grandement facilité l’utilisation d’une approche méthodique pour explorer la relation structure-propriétés. Nos travaux nous ont amenés à des conclusions de valeur universelle en science des matériaux moléculaires.

Synthèse de motifs biarylés : fonctionnalisation directe catalysée par des métaux de transition d’espèces aromatiques non activées

Dans ce mémoire sont décrites deux méthodologies impliquant la synthèse de biaryles via l’arylation directe d’espèces aromatiques non activées, catalysée par différents éléments de transition. La première partie présente les résultats obtenus dans le cadre du développement d’une méthode simple d’arylation directe du benzène catalysée au palladium. Cette méthodologie a l’avantage de procéder sans l’ajout de ligand phosphine généralement utilisé dans les systèmes catalytiques avec le palladium et par conséquent cette réaction peut évoluer à l’air libre sans nul besoin d’une atmosphère inerte. Il est proposé que le mécanisme de formation de ces motifs biarylés pourrait passer par la mise en place d’un palladium d’espèce cationique. Ces composés pourraient éventuellement s’avérer intéressants dans la synthèse de produits pharmaceutiques comportant un motif biphényle de ce type. La deuxième partie est consacrée à une méthodologie très attrayante utilisée pour la synthèse des biphényles impliquant le fer comme catalyseur. Plusieurs catalyseurs à base de rhodium, palladium et ruthénium ont démontré leur grande efficacité dans les processus de couplage direct (insertion C-H). Cette méthodologie consiste en la première méthode efficace d’utilisation d’un catalyseur de fer dans les couplages directs sp2-sp2 avec les iodures d’aryles et iodures d’hétéroaryles. Les avantages du fer, impliquent sans contredit, des coûts moindres et des impacts environnementaux bénins. Les conditions réactionnelles sont douces, la réaction peut tolérer la présence de plusieurs groupements fonctionnels et cette dernière peut même se produire à température ambiante. La transformation s’effectue généralement avec de très bons rendements et des études mécanistiques ont démontré que le processus réactionnel était radicalaire.

POCN-type Pincer Complexes of NiII and NiIII : synthesis, reactivities, catalytic activities and physical properties

Cette thèse décrit la synthèse, la caractérisation, les réactivités, et les propriétés physiques de complexes divalents et trivalents de Ni formés à partir de nouveaux ligands «pincer» de type POCN. Les ligands POCN de type amine sont préparés d’une façon simple et efficace via l’amination réductrice de 3-hydroxybenzaldéhyde avec NaBH4 et plusieurs amines, suivie par la phosphination de l’amino alcool résultant pour installer la fonction phosphinite (OPR2); le ligand POCN de type imine 1,3-(i-Pr)2PC6H4C(H)=N(CH2Ph) est préparé de façon similaire en faisant usage de PhCH2NH2 en l’absence de NaBH4. La réaction de ces ligands «pincer» de type POCN avec NiBr2(CH3CN)x en présence d’une base résulte en un bon rendement de la cyclométalation du lien C-H situé en ortho aux fonctions amine et phosphinite. Il fut découvert que la base est essentielle pour la propreté et le haut rendement de la formation des complexes «pincer» désirés. Nous avons préparé des complexes «pincer» plan- carrés de type POCN, (POCNRR΄)NiBr, possédant des fonctions amines secondaires et tertiaires qui démontrent des réactivités différentes selon les substituants R et R΄. Par exemple, les complexes possédant des fonctions amines tertiaires ArCH2NR2 (NR2= NMe2, NEt2, and morpholinyl) démontrent des propriétés rédox intéressantes et pourraient être convertis en leurs analogues trivalents (POCNR2)NiBr2 lorsque réagis avec Br2 ou N-bromosuccinimide (NBS). Les complexes trivalents paramagnétiques à 17 électrons adoptent une géométrie de type plan-carré déformée, les atomes de Br occupant les positions axiale et équatoriale. Les analyses «DSC» et «TGA» des ces composés ont démontré qu’ils sont thermiquement stables jusqu’à ~170 °C; tandis que la spectroscopie d’absorption en solution a démontré qu’ils se décomposent thermiquement à beaucoup plus basse température pour regénérer les complexes divalents ne possédant qu’un seul Br; l’encombrement stérique des substitutants amines accélère cette route de décomposition de façon significative. Les analogues NMe2 et N(morpholinyl) de ces espèces de NiIII sont actifs pour catalyser la réaction d’addition de Kharasch, de CX4 à des oléfines telles que le styrène, tandis qu’il fut découvert que l’analogue le moins thermiquement stable (POCNEt2)Ni est complètement inerte pour catalyser cette réaction. Les complexes (POCNRH)NiBr possédant des fonctions amines secondaires permettent l’accès à des fonctions amines substituées de façon non symétrique via leur réaction avec des halogénures d’alkyle. Un autre avantage important de ces complexes réside dans la possibilité de déprotonation pour préparer des complexes POCN de type amide. De telles tentatives pour déprotoner les fonctions NRH nous ont permis de préparer des espèces dimériques possédant des ligands amides pontants. La nature dimérique des ces complexes [P,C,N,N-(2,6-(i-Pr)2PC6H3CH2NR)Ni]2 (R= PhCH2 et Ph) fut établie par des études de diffraction des rayons-X qui ont démontré différentes géométries pour les cœurs Ni2N2 selon le substituant N : l’analogue (PhCH2)N possède une orientation syn des substitutants benzyles et un arrangement ressemblant à celui du cyclobutane du Ni et des atomes d’azote, tandis que l’analogue PhN adopte un arrangement de type diamant quasi-planaire des atomes du Ni et des atomes d’azote et une orientation anti des substituants phényles. Les espèces dimériques ne se dissocient pas en présence d’alcools, mais elles promouvoient l’alcoolyse catalytique de l’acrylonitrile. De façon intéressante, les rendements de ces réactions sont plus élevés avec les alcools possédant des fonctions O-H plus acides, avec un nombre de «turnover» catalytique pouvant atteindre 2000 dans le cas de m-cresol. Nous croyons que ces réactions d’alcoolyse procèdent par activation hétérolytique de l’alcool par l’espèce dimérique via des liaisons hydrogènes avec une ou deux des fonctions amides du dimère. Les espèces dimériques de Ni (II) s’oxydent facilement électrochimiquement et par reaction avec NBS ou Br2. De façon surprenante, l’oxydation chimique mène à l’isolation de nouveaux produits monomériques dans lesquels le centre métallique et le ligand sont oxydés. Le mécanisme d’oxydation fut aussi investigué par RMN, «UV-vis-NIR», «DFT» et spectroélectrochimie.

Films minces supramoléculaires de copolymères de PS-P4VP réalisés par trempage

Bien que ce soit un procédé industriel répandu, les films de copolymères à blocs préparés par trempage (« dip-coating ») sont moins étudiés que ceux obtenus par tournette (« spin-coating »). Pourtant, il est possible grâce à cette technique de contrôler précisément les caractéristiques de ces films. Au-delà de la méthode de fabrication, la capacité de modifier la morphologie des films trempés à l’aide d’autres facteurs externes est un enjeu primordial pour leur utilisation dans les nanotechnologies. Nous avons choisi, ici, d’étudier l’influence d’une petite molécule sur la morphologie de films supramoléculaires réalisés par « dip-coating » à partir de solutions de poly(styrène-b-4-vinyl pyridine) (PS-P4VP) dans le tétrahydrofurane (THF). En présence de 1-naphtol (NOH) et d’1-acide napthoïque (NCOOH), qui se complexent par pont hydrogène au bloc P4VP, ces films donnent, respectivement, une morphologie en nodules (sphères) et en stries (cylindres horizontaux). Des études par spectroscopie infrarouge ont permis de mesurer la quantité de petite molécule dans ces films minces, qui varie avec la vitesse de retrait mais qui s’avère être identique pour les deux petites molécules, à une vitesse de retrait donnée. Cependant, des études thermiques ont montré qu’une faible fraction de petite molécule est dispersée dans le PS (davantage de NOH que de NCOOH à cause de la plus faible liaison hydrogène du premier). La vitesse de retrait est un paramètre clé permettant de contrôler à la fois l’épaisseur et la composition du film supramoléculaire. L’évolution de l’épaisseur peut être modélisée par deux régimes récemment découverts. Aux faibles vitesses, l’épaisseur décroît (régime de capillarité), atteint un minimum, puis augmente aux vitesses plus élevées (régime de drainage). La quantité de petite molécule augmente aux faibles vitesses pour atteindre un plateau correspondant à la composition de la solution aux vitesses les plus élevées. Des changements de morphologie, à la fois liés à l’épaisseur et à la quantité de petite molécule, sont alors observés lorsque la vitesse de retrait est modifiée. Le choix du solvant est aussi primordial dans le procédé de « dip-coating » et a été étudié en utilisant le chloroforme, qui est un bon solvant pour les deux blocs. Il s’avère qu’à la fois la composition ainsi que la morphologie des films de PS-P4VP complexés sont différentes par rapport aux expériences réalisées dans le THF. Premièrement, la quantité de petite molécule reste constante avec la vitesse de retrait mais les films sont plus riches en NCOOH qu’en NOH. Deuxièmement, la morphologie des films contenant du NOH présente des stries ainsi que des lamelles à plat, tandis que seules ces dernières sont observables pour le NCOOH. Ce comportement est essentiellement dû à la quantité différente de petite molécule modulée par leur force de complexation différente avec le P4VP dans le chloroforme. Enfin, ces films ont été utilisés pour l’adsorption contrôlée de nanoparticules d’or afin de guider leur organisation sur des surfaces recouvertes de PS-P4VP. Avant de servir comme gabarits, un recuit en vapeurs de solvant permet soit d’améliorer l’ordre à longue distance des nodules de P4VP, soit de modifier la morphologie des films selon le solvant utilisé (THF ou chloroforme). Ils peuvent être ensuite exposés à une solution de nanoparticules d’or de 15 nm de diamètre qui permet leur adsorption sélective sur les nodules (ou stries) de P4VP.