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Propriétés optiques, organisation moléculaire et dynamique des interfaces de microgouttelettes par un dispositif de détection optofluidique utra-sensible à large bande spectrale.
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Hayat, Zain |
| Copyright Year | 2018 |
| Abstract | La microfluidique diphasique permet la production et la manipulation de millions de gouttelettes hautement monodisperses, chacune d'entre elles peut servir de microreacteur independant. Cette technologie offre de grandes perspectives dans de nombreux domaines scientifiques et industriels (principalement en biotechnologie). Les gouttelettes peuvent etre produites, analysees et manipulees a tres haut debit grâce notamment a des methodes optiques. De nombreuses etudes ont ete menees pour ameliorer cette technologie et ses applications mais une comprehension approfondie des processus dynamiques complexes se produisant a l'interface des gouttelettes et du fluide porteur (huile) n'est toujours pas bien comprise. Au cours de cette these, nous nous sommes interesses au developpement d’une nouvelle approche optofluidique permettant une meilleure analyse de la dynamique et l'organisation moleculaire aux interfaces des gouttelettes dans l’ecoulement microfluidique.Notre premiere etude porte sur la conception et l'utilisation de surfactants photosensibles permettant de stabiliser les gouttelettes et d’induire ensuite leur fusion controlee a l'aide d’un laser UV pulse. La lumiere offrant une grande flexibilite, une accordabilite (longueur d’onde et intensite) et une haute resolution spatio-temporelle. Deux approches ont ete developpees : l’une basee sur la photolyse de molecules photolabiles (processus irreversible) et l’autre basee sur la photo-isomerisation de derivees d'azobenzene (processus reversible). Le succes de ces deux approches n’etait pas evident, car l’irradiation de l’interface a l’echelle microscopique induit des modifications au niveau de la tension interfaciale mais aussi au niveau des processus de diffusion et d’absorption des molecules tensio-actives a l’interface, chacune de ces etapes ajoute une echelle de temps et une distance caracteristique differente. Nos resultats ont permis de determiner le coefficient de diffusion des surfactants dans la region de l’interface, ainsi que le veritable mecanisme de fusion des gouttes par photo-isomerisation.La deuxieme etude porte sur la detection et l'analyse en temps reel des proprietes optiques de l’interface et ce afin de mieux comprendre sa construction, sa dynamique et l'organisation moleculaire dans l’ecoulement hydrodynamique. Nous avons pour cela mis au point un systeme original de detection hautement sensible a large bande, utilisant un reflecteur parabolique ne necessitant pas l’utilisation de filtres dichroiques. Nous obtenons ainsi une detection en temps reel ultra-sensible de la photoluminescence des gouttelettes sur une large plage spectrale. Nous avons mis en evidence pour la premiere fois l’apparition d’une emission anti-stokes, thermiquement activee (hot band emission). Celle-ci est principalement localisee au niveau de l’interface. Notre dispositif pourrait constituer un nouvel outil puissant d’analyse permettant de detecter et d’etudier les interfaces liquides avec une tres grande resolution spatiale, temporelle et spectrale sans recourir a des techniques complexes d’imagerie et de microscopie optique. Nous montrons par exemple que, contrairement a la microscopie optique, l’emission anti-stokes mise en evidence permet de detecter la formation de vesicules (emulsion double) en temps reel et a tres haut debit.Lors de la derniere etude, nous nous interessons a la diffusion de colorants a travers des bicouches biomimetiques dans des systemes microfluidiques. Deux approches ont ete abordees, celle des bicouches a l’interface de microgouttes (Droplet Interface Bilayer) et celle des emulsions doubles (eau/huile/eau). Nos resultats preliminaires montrent que de tels systemes constituent de bons modeles pour l’etude du transport de molecules et de medicaments a travers des membranes biologiques. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02463476/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
