7 sujets /NIMBE/LIONS

Dernière mise à jour : 28-01-2021


 

Biofilms sur puces.

SL-DRF-21-0687

Domaine de recherche : Environnement et pollution
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Yves BOULARD

Jean-Philippe RENAULT

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Yves BOULARD
CEA - DRF/JOLIOT/I2BC/

+33 169083584

Directeur de thèse :

Jean-Philippe RENAULT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 15 50

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=jrenault

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Les microplastiques constituent une pollution émergente présente dans tous les compartiments environnementaux (milieux aquatiques, atmosphère et sols). Leur devenir et leur durée de vie dans l’environnement dépendent étroitement de l’écosystème microbien (le biofilm) qui va se former à leur surface. Cependant, ces pollutions sont très mobiles dans l’environnement, ce qui rend difficile la compréhension des mécanismes de biodégradation.



Nous proposons donc de suivre cette biodégradation sur le long terme en développant des puces en environnement contrôlé.
Devenir de nano-asssemblages lipidiques à visée thérapeutique dans un milieu biomimétique

SL-DRF-21-0416

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Frédéric GOBEAUX

Fabienne TESTARD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Frédéric GOBEAUX
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 55 21

Directeur de thèse :

Fabienne TESTARD
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 96 42

Page perso : http://iramis.cea.fr/nimbe/Pisp/fabienne.testard/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/Pisp/frederic.gobeaux/

Il est désormais bien établi que lors de l’introduction de nanoparticules minérales dans un milieu biologique il se forme une couche complexe de protéines adsorbées à leur surface (souvent appelée « couronne de protéines »), ce qui a pour effet de leur donner une nouvelle identité biologique qui définira leur bioactivité. Cependant, le devenir de nanoparticules « molles » (à base de polymères ou d’assemblages lipidiques tels les cubosomes) a beaucoup moins été étudié. Des études récentes suggèrent par exemple que les protéines du sang désassemblent les nano-assemblages lipidiques plutôt que de s’adsorber à leur surface, ce qui a évidemment des conséquences sur la libération et le transport des principes actifs qu’il convient d’évaluer précisément. Un autre facteur important pour la vectorisation dans le sang est le flux hydrodynamique qui impose une contrainte sur les nanoparticules.



Dans ce sujet de thèse nous examinerons le rôle du flux hydrodynamique sur les nanoparticules molles et les interactions de ces mêmes nanoparticules avec des fluides biologiques afin de modéliser leur comportement dans la circulation sanguine.
Métamatériaux hiérarchiques à base de nanocomposites polymères

SL-DRF-21-0404

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Valérie GEERTSEN

Patrick GUENOUN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2021

Contact :

Valérie GEERTSEN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

0643360545

Directeur de thèse :

Patrick GUENOUN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01-69-08-74-33

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/valerie.geertsen/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/Pisp/daniel.bonamy/

La réduction de la densité des matériaux est une des voies privilégiées pour réduire notre empreinte énergétique. Une des solutions consiste à remplacer les matériaux massifs par des micro-réseaux. Parmi ceux-ci, les structures d’architecture aléatoire et hiérarchique inspirées de la structure osseuse possèdent les meilleurs atouts avec des réponses mécaniques isotropes et des résistances à la rupture accrues tout en répondant aux enjeux de l’économie circulaire. Peu consommateurs de matière, ces métamatériaux sont fabriqués par impression 3D et peuvent être compactés en fin de vie. Parmi toutes les technologies de fabrication, l’impression par polymérisation UV de résine liquide organique est la plus prometteuse. Ces résines peuvent être chargées de nanoparticules afin de moduler les propriétés des métamatériaux ou servir de précéramiques. Malheureusement cette fabrication est actuellement consommatrice de solvant organique et souvent empirique car dépendant de procédures d’impression par essai-erreur.



La thèse proposée ici consiste à mettre au point l’impression de structures en microréseaux composites depuis la formulation de la résine jusqu’à l’étude des propriétés mécaniques en passant par l’étape d’impression et de post-traitement. Par cette étude multidisciplinaire allant de la molécule chimique à la physique statistique, il s’agira de faire le lien entre la science et la technologie et créer les données de base à un jumeau numérique. La thèse s’attachera en particulier à étudier la formulation de résine lavable à l’eau de type acrylate additionnée de nanoparticules de silice modèle synthétisés au laboratoire et ses répercussions sur les objets imprimés massifs ou structurés. Ceci permettra de mieux appréhender l’ensemble des processus et fournira des données de base sur les propriétés d’élasticité et résistance à la rupture qui serviront de socle à la modélisation numérique.
Capture du CO2 atmosphérique avec des nanofluides

SL-DRF-21-0451

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Christophe FAJOLLES

David CARRIÈRE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Christophe FAJOLLES
CEA - DSM/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 99 60

Directeur de thèse :

David CARRIÈRE
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

0169085489

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/david.carriere/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

L'une des voies fortement encouragées par le GIEC (Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat) pour maîtriser le dérèglement climatique est la capture du CO2 par des amines liquides, suivie de la récupération du gaz et son stockage souterrain profond. Mais un problème essentiel rend le procédé actuellement inefficace: la récupération du CO2 doit se faire par chauffage et est trop énergivore.



Dans ce contexte, cette thèse étudiera comment l'ajout de nanoparticules améliore la récupération du CO2 des amines liquides. Ces «nanofluides» ont une efficacité reconnue, mais il y a peu d'indications sur la façon d'atteindre une composition appropriée, et aucun consensus sur le mécanisme qui faciliterait la libération du CO2 gazeux.



L'objectif de cette thèse est de proposer des lignes directrices rationnelles qui mèneront à la meilleure combinaison nanoparticule + amine liquide, remplaçant les approches actuelles d'essai-erreur. Il faudra donc étudier comment la surface des nanoparticules 1) active la réaction chimique de libération, et 2) facilite le processus physique de nucléation des bulles gazeuses.

Imogolites hybrides comme nanoréacteur ajustable

SL-DRF-21-0430

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Antoine THILL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2021

Contact :

Antoine THILL
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 99 82

Directeur de thèse :

Antoine THILL
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 99 82

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/antoine.thill/thill_fr.html

Labo : http://iramis.cea.fr/Pisp/LIONS/

L’un des enjeux fondamentaux auquel il est urgent de s’attaquer d’un point de vue sociétal et scientifique, est de concilier développement humain et préservation de l’environnement. Pour cela, les chercheurs vont devoir concevoir des solutions innovantes et performantes pour passer des carburants fossiles aux énergies renouvelables, telle que le solaire, trouver des alternatives aux éléments rares et gérer les ressources globales de façon plus éco-responsables. Dans cette thèse, nous proposons d’explorer les propriétés photo-catalytiques originales de nanotubes d’aluminosilicates, les imogolites. Ces matériaux peu coûteux et respectueux de l’environnement serviront de nano-réacteurs permettant d’activer de part et d’autre des parois des imogolites hybrides des réactions redox, autrement défavorables. Cette approche originale permettra de tirer doublement avantage, d’une part du confinement à l’intérieur de la cavité et d’autre part de la polarisation des parois. En particulier, dans un nano-réacteur, la majorité des molécules subissent des interactions qui ne peuvent pas être obtenues dans un environnement non confiné. Ce projet s’attachera en particulier à évaluer l’effet du confinement et de la polarisation résultant de la courbure de la paroi des imogolites sur leur réactivité. Le contrôle structural des interfaces et des interactions à l’échelle nanométrique permettra ainsi d’obtenir des propriétés originales.



Le couplage de réactions redox avec des réactifs hydrophiles/hydrophobes à l’aide d’un nano-réacteur ouvre de très larges perspectives pour des possibles réactions photo-induites. La réalisation de ce projet devrait avoir un impact majeur non seulement dans la compréhension des effets de confinement, mais surtout dans le domaine de la photocatalyse pour des applications en environnement et énergie.
Synthèse de nanoparticules automatisée par mesure SAXS : élaboration de la rétroaction via un modèle numérique de la nucléation / croissance

SL-DRF-21-0441

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Olivier TACHE

David CARRIÈRE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Olivier TACHE
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS


Directeur de thèse :

David CARRIÈRE
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

0169085489

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/david.carriere/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/Pisp/olivier.tache/

La taille réduite des nanoparticules leur confère des propriétés exceptionnelles intéressantes pour une large gamme d'applications en optique, production et stockage d'énergie, et médecine pour n'en citer que quelques-unes. Très souvent, de telles applications nécessitent en retour un contrôle très fin de la taille, de la structure et de l'état d'agrégation des nanoparticules. Mais actuellement, ce contrôle n'est qu'approximatif et repose essentiellement sur des approches par essai et erreur.



Dans ce contexte, nous développons une approche novatrice pour maîtriser les nanoparticules finales en réalisant un montage de synthèse automatisée, avec une boucle de rétroaction entre la taille, le nombre et l'état d'agrégation des nanoparticules mesurées en temps réel par diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS), et les paramètres opérationnels de la synthèse (injection de réactif, pH, température).



Les objectifs précis de cette thèse sont de 1) développer la comparaison en temps réel des modèles SAXS avec des modèles physiques, et évaluer la valeur ajoutée du "Machine Learning", 2) comprendre la dépendance des taux de nucléation, de croissance et d'agrégation avec les paramètres opérationnels à la fois en utilisant les théories actuelles, et en analysant les corrélations entre paramètres et résultats de synthèse et 3) utiliser cette compréhension fondamentale pour construire la boucle de rétroaction. L'approche sera éprouvée d'abord sur des synthèses modèle simples (SiO2), où un contrôle de taille meilleur que le nanomètre est attendu.
Lits fluidisés miniaturisés pour l'analyse glycomique

SL-DRF-21-0445

Domaine de recherche : Matériaux et applications
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Florent Malloggi

Patrick GUENOUN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2021

Contact :

Florent Malloggi
CEA - DSM/IRAMIS/NIMBE/LIONS

+3316908 6328

Directeur de thèse :

Patrick GUENOUN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01-69-08-74-33

Page perso : http://iramis.cea.fr/nimbe/Pisp/florent.malloggi/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Voir aussi : https://joliot.cea.fr/drf/joliot/Pages/Entites_de_recherche/medicaments_technologies_sante/SPI/LEMM.aspx

L’analyse glycomique consiste à établir des profils des oligosaccharides (OS) présents sur l’ensemble des glycoprotéines présentes dans un fluide biologique d’intérêt. L’obtention des profils d’OS nécessite une technique analytique performante, dans notre cas la spectrométrie de masse (MS). La préparation des échantillons avant analyse commence par une étape de catalyse enzymatique avec la PNGase F afin de cliver la liaison protéine-sucre. L’analyse glycomique ne pourra être déployée en routine en milieu hospitalier que si des techniques nouvelles permettent d’améliorer et surtout d’accélérer, la préparation des échantillons (actuellement plus de 24h sont nécessaires). L’objectif de la thèse est de réaliser des microsystèmes intégrant des lits fluidisés pour réaliser la catalyse par la PNGase F. Cette brique technologique viendrait s’ajouter à celle développée dans la thèse CFR de Marc MALEVAL (2018-2021), à savoir un système miniaturisé monolithique pour la séparation des glycanes issus du clivage de la PNGase F.



Les lits macroscopiques fluidisés sont des empilements de particules retenus par une membrane poreuse à travers laquelle un fluide peut être injecté de manière homogène afin de mettre les particules en suspension. De tels dispositifs sont largement utilisés pour les procédés d’échange liquide-solide en raison de leur rapport surface/volume élevé. L’adaptation de ce concept en microfluidique est un sujet d’actualité, en particulier pour les applications biotechnologiques où le volume d’échantillons limité/coûteux est une contrainte. L’établissement de profils d’OS pratiqué en analyse glycomique est un modèle pertinent pour évaluer l’apport des lits fluidisés miniaturisés pour la catalyse enzymatique, car les échantillons, issus de prélèvement sanguins, sont limités en volume, et aussi en raison du coût de l’enzyme utilisée (PNGase F).



Dans ce cadre, nous proposons d’intégrer dans des canaux microfluidiques des lits fluidisés homogènes de particules fonctionnalisées micro/nanométriques. Des mini-membranes au sein des canaux microfluidiques permettront l’écoulement des fluides tout en bloquant le passage des particules solides. Deux approches seront utilisées pour fabriquer les mini-membranes : la réalisation de piliers par soft-lithographie, plus rapide et plus simple à mettre en œuvre, et la synthèse de membranes de silice poreuse, plus innovante, pour laquelle les effets des paramètres des réactions sol-gel sur les propriétés des membranes (taille des pores, homogénéité, épaisseur, chimie de surface) seront étudiés.



Pour les deux approches, la génération de lits fluidisés par injection de particules fonctionnalisées de taille micro/nanométrique (polymère ou inorganique) sera évaluée ainsi que leur utilisation selon des protocoles de référence de coupure enzymatique par la PNGase représentatives des méthodes usuelles d’analyse glycomique.



Une fois mis au point et validés, de tels lits fluidisés constituent une brique technologique intégrable dans d’autres microsystèmes pour différentes applications en biologie ou en chimie.

• Environnement et pollution

• Matière molle et fluides complexes

• Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux

• Matériaux et applications

 

 

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