Modification de surface de matériaux inorganiques

Pour un biomatériau comme pour un catalyseur hétérogène, la surface joue un rôle prépondérant en interagissant directement avec les cellules et les biomolécules ou avec les réactifs. Pour un système multicomposant tel qu'un nanocomposite ou un dispositif électroniques, l'interface gouverne les propriétés mécaniques ou électroniques du système.

Dans cette thématique transversale, nous modifions à l'échelle moléculaire des surfaces ou des interfaces par greffage de monocouches organiques. L’intérêt de cette approche est qu’elle permet de contrôler les propriétés physiques, chimiques ou biologiques de la surface ou de l'interface avec une quantité extrêmement faible (<1 nmol/cm²) de composé organique. Nous développons depuis de nombreuses années des composés organosiliciés (e.g. organotriacoxysilanes) et organophosphorés (e.g. phosphonates) avec une large gamme de groupements terminaux ("agents de couplages"), permettant la fonctionnalisation d'une très large gamme de surfaces inorganiques (silice, oxydes, phosphates ou carbonates métalliques, métaux). Pour la modification de matériaux à base de carbone nous utilisons des sels de diazonium ou la réaction de Diels-Alder, ou des chlorures d'acide organophosphorés. Les surfaces modifiées sont caractérisées par des méthodes complémentaires (angle de contact, XPS, FTIR, RMN à l'état solide).

Les applications sont très diverses: hydrophobation, compatibilisation, adhésion, tribologie, bioadhésion (revêtements antimicrobiens), séparation, catalyse, émulsions de Pickering...

Principaux domaines de recherches

Fonctionnalisation de surface planes (métaux, oxydes), de matériaux poreux (matériaux hybrides pour catalyse supportée, séparation, électrochimie) ou lamellaires (exfoliation, greffage sélectif), de nanoparticules (nanocomposites, transfert de phase)
Agents de couplages organosiliciés: ancrage de biomolécules (peptides) pour application biomédicales
Agents de couplages organophosphorés: acides phosphoniques et dérivés, modification de surfaces métalliques et oxydes, interfaces modèles
Modification de surfaces carbonées: sels de diazonium, réaction de Diels-Alder, chlorures d'acides phosphoniques

Publications choisies

(1) Phosphonate coupling molecules for the control of surface/interface properties and the synthesis of nanomaterials, Guerrero, G.; Alauzun, J. G.; Granier, M.; Laurencin, D.; Mutin, P. H. Dalton Trans. 2013, 42, 12569-12585.
(2) New triethoxysilylated 10-vertex closo-decaborate clusters. Synthesis and controlled immobilization into mesoporous silica,, Abi-Ghaida, F.; Laila, Z.; Ibrahim, G.; Naoufal, D.; Mehdi, A. Dalton Trans. 2014, 43, 13087-13095.
(3) Bioorganic hybrid OMS by straightforward grafting of trialkoxysilyl peptides, Jebors, S.; Enjalbal, C.; Amblard, M.; Mehdi, A.; Subra, G.; Martinez, J. J. Mater. Chem. B 2013, 1, 2921-2925.
(4) In vitro and in vivo characterization of antibacterial activity and biocompatibility, A study on silver-containing phosphonate monolayers on titanium, Tilmaciu, C.-M.; Mathieu, M.; Lavigne, J.-P.; Toupet, K.; Guerrero, G.; Ponche, A.; Amalric, J.; Noël, D.; Mutin, P. H. Acta Biomaterialia 2015, 15, 266-277.
(5) Simultaneous Phase Transfer and Surface Modification of TiO2 Nanoparticles Using Alkylphosphonic Acids: Optimization and Structure of the Organosols, Schmitt Pauly, C.; Genix, A.-C.; Alauzun, J. G.; Guerrero, G.; Appavou, M.-S.; Perez, J.; Oberdisse, J.; Mutin, P. H. Langmuir 2015, 31, 10966-10974.
(6) Single- and Double-Layered Organically Modified Nanosheets by Selective Interlayer Grafting and Exfoliation of Layered Potassium Hexaniobate, Kimura, N.; Kato, Y.; Suzuki, R.; Shimada, A.; Tahara, S.; Nakato, T.; Matsukawa, K.; Mutin, P. H.; Sugahara, Y. Langmuir 2014, 30, 1169-1175.
(7) Anchoring of Phosphorus-Containing Cobaltabisdicarbollide Derivatives to Titania Surface, Juarez-Perez, E. J.; Mutin, P. H.; Granier, M.; Teixidor, F.; Nunez, R. Langmuir 2010, 26, 12185-12189.
(8) Simple and Specific Grafting of Antibacterial Peptides on Silicone Catheters, Coline Pinese, Said Jebors, Cécile Echalier, Patricia Licznar-Fajardo, Xavier Garric, Vincent Humblot, Christophe Calers, Jean Martinez, Ahmad Mehdi and Gilles Subra Adv. Healthc. Mater. 2016, 5, 3067-3073
(9) Bioactive peptides grafted silicone dressings, A simple and specific method, Coline Pinese, Said Jebors, Pierre-Emmanuel Stoebner, Vincent Humblot, Pascal Verdié, Léa Causse, Xavier Garric, Hubert Taillades, Jean Martinez, Ahmad Mehdi and Gilles Subra Materials Today Chemistry 2017, 4, 73-83

Collaborations (hors ICGM)

Prof. G. Ramanath (Rensellaer Polytechnic Institute, Troy, NY); Prof. Y. Sugahara (Waseda University, Tokyo); Dr. Christel Gervais (UPMC, Paris); Dr. Rosario Nunez (ICMAB, Barcelona); Dr. Danièle Noël, Dr. Marc Mathieu (INM, Montpellier); Dr. G. Subra (IBMM); Dr. Julian Oberdisse et Dr. Caroline Genix, Dr. Martin In, Dr. Antonio Stocco (LCC, Montpellier); Dr. Franck Martin, (Sikémia).