Synthesis of polyelectrolyte brushes on silica-based substrates through surface-initiated polymerization : brush characterization and responsiveness to variation in pH and ionic strength

Les brosses de polyélectrolytes font l’objet d’une attention particulière pour de nombreuses applications car elles présentent la capacité de changer de conformation et, par conséquent, de propriétés de surface en réponse aux conditions environnementales appliquées. Le contrôle des principaux paramètres de ces brosses telles que l'épaisseur, la composition et l'architecture macromoléculaire, est essentiel pour obtenir des polymères greffés bien définis. Ceci est possible avec la Polymérisation Radicalaire par Transfert d’Atomes - Initiée à partir de la Surface (PRTA-IS), qui permet la synthèse de brosses polymériques de manière contrôlée à partir d’une couche d'amorceurs immobilisés de manière covalente sur une surface. Le premier exemple d’une synthèse directe de brosses de poly(acide acrylique) (PAA) par polymérisation radicalaire dans l’eau a été démontré. Par greffage d’un marqueur fluorescent aux brosses de PAA et via l’utilisation de la microscopie de fluorescence par réflexion totale interne, le dégreffage du PAA en temps réel a pu être investigué. Des conditions environnementales de pH ≥ 9,5 en présence de sel, se sont avérées critiques pour la stabilité de la liaison substrat-amorceur, conduisant au dégreffage du polymère. Afin de protéger de l’hydrolyse cette liaison substrat-amorceur sensible et prévenir le dégreffage non souhaité du polymère, un espaceur hydrophobique de polystyrène (PS) a été inséré entre l'amorceur et le bloc de PAA stimuli-répondant. Les brosses de PS-PAA obtenues étaient stables pour des conditions extrêmes de pH et de force ionique. La réponse de ces brosses de copolymère bloc a été étudiée in situ par ellipsométrie, et le changement réversible de conformation collapsée à étirée, induit par les variations de pH a été démontré. De plus, des différences de conformation provenant des interactions du bloc de PAA avec des ions métalliques de valence variable ont été obtenues. Le copolymère bloc étudié semble donc prometteur pour la conception de matériaux répondant rapidement a divers stimuli. Par la suite, il a été démontré qu’un acide phosphonique pouvait être employé en tant qu’ amorceur PRTA-IS comme alternative aux organosilanes. Cet amorceur phosphonate a été greffé pour la première fois avec succès sur des substrats de silice et une PRTA-IS en milieux aqueux a permis la synthèse de brosses de PAA et de poly(sulfopropyl méthacrylate). La résistance accrue à l’hydrolyse de la liaison Sisubstrat-O- Pamorceur a été confirmée pour une large gamme de pH 7,5 à 10,5 et a permis l’étude des propriétés de friction des brosses de PAA sous différentes conditions expérimentales par mesure de forces de surface. Malgré la stabilité des brosses de PAA à haute charge appliquée, les études des propriétés de friction ne révèlent pas de changement significatif du coefficient de friction en fonction du pH et de la force ionique.

The effect of amphiphilic siloxane oligomers on fibroblast and keratinocyte proliferation and apoptosis

The formation of hypertrophic scars is a frequent medical outcome of wound repair and often requires further therapy with treatments such as Silicone Gel Sheets (SGS) or apoptosis-inducing agents, including bleomycin. Although widely used, knowledge regarding SGS and their mode of action is limited. Preliminary research has shown that small amounts of amphiphilic silicone present in SGS have the ability to move into skin during treatment. We demonstrate herein that a commercially available analogue of these amphiphilic siloxane species, the rake copolymer GP226, decreases collagen synthesis upon exposure to cultures of fibroblasts derived from hypertrophic scars (HSF). By size exclusion chromatography, GP226 was found to be a mixture of siloxane species, containing five fractions of different molecular weight. By studies of collagen production, cell viability and proliferation, it was revealed that a low molecular weight fraction (fraction IV) was the most active, reducing the number of viable cells present following treatment and thereby reducing collagen production as a result. Upon exposure of fraction IV to human keratinocytes, viability and proliferation was also significantly affected. HSF undergoing apoptosis after application of fraction IV were also detected via real-time microscopy and by using the TUNEL assay. Taken together, these data suggests that these amphiphilic siloxanes could be potential non-invasive substitutes to apoptotic-inducing chemical agents that are currently used as scar treatments.

An investigation into the effect of amphiphilic siloxane oligomers on dermal fibroblasts

This study investigates the effect of well-defined poly(dimethylsiloxane)-poly(ethylene glycol) (PDMS-PEG) ABA linear block co-oligomers on the proliferation of human dermal fibroblasts. The co-oligomers assessed ranged in molecular weight (MW) from 1335 to 5208 Da and hydrophilic-lipophilic balance (HLB) from 5.9 to 16.6 by varying the number of both PDMS and PEG units. In general, it was found that co-oligomers of low MW or intermediate hydrophilicity significantly reduced fibroblast proliferation. A linear relationship between down-regulation of fibroblast proliferation, and the ratio HLB/MW was observed at concentrations of 0.1 and 1.0 wt % of the oligomers. This enabled the structures with highest efficiency to be determined. These results suggest the possible use of the PEG-PDMS-PEG block co-oligomers as an alternative to silicone gels for hypertrophic scar remediation.

Synthesis and properties of a new series of low-molar-mass organo-siloxane derivatives

Two series of ferroelectric liquid crystalline organo-siloxanes containing a laterally attached halogen on the phenyl ring have been synthesised and characterised to determine the impact of the siloxane group and the halogen on the mesomorphism and electro-optic switching properties. Both monomesogenic and bimesogenic compounds have been studied. The monomesogenic derivatives were found to be ferroelectric with high tilt and Ps. The tilt angle of 45° and the Ps of 95nC/cm2 are almost temperature independent. The bimesogenic bromo substituted derivatives showed mainly ferroelectric phases about 60°C wide. Maximum values for the spontaneous polarisation and the tilt angle were only slightly influenced by the length of the siloxane spacer. Altering the halogen to a fluorine shifted the liquid cystalline phase slightly to higher temperatures whilst maintaining the mesophase range of 60°C.