Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les microparticules de polymère présentant une anisotropie de forme, de composition ou de fonctionnalités représentent une nouvelle classe de matériaux aux propriétés distinctes de leurs homologues isotropes. Elles sont avantageusement produites par des méthodes microfluidiques sous écoulement assurant une parfaite reproductibilité de leurs caractéristiques dont de leur taille. Dans cet article, sont ainsi présentées et commentées les méthodes microfluidiques utilisées pour obtenir des microfibres, des microparticules cœur-écorce, Janus ou de forme variées (ellipsoïdes, discoïdes, cubiques, cylindriques, etc.).
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Anisotropic polymer microparticles in form, composition or functionality are part of a new class of materials having unpreceded properties compared to their isotropic counterparts. They can be produced through continuous-flow methods which confers them highly reproducible characteristics among which their size. In this article, microfluidic methods used to obtain microfibers, core-shell or Janus microparticles or particles with various morphologies (e.g.ellipsoidal, discoidal, cubical, cylindrical) will be presented and commented.
Auteur(s)
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Wasif RAZZAQ : Doctorant - Université de Strasbourg, CNRS, Institut Charles Sadron UPR 22, F-67000 Strasbourg, France
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Christophe SERRA : Professeur - Université de Strasbourg, CNRS, Institut Charles Sadron UPR 22, F-67000 Strasbourg, France
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Delphine CHAN-SENG : Chargée de recherche au CNRS - Université de Strasbourg, CNRS, Institut Charles Sadron UPR 22, F-67000 Strasbourg, France
INTRODUCTION
Les microparticules polymères présentant des anisotropies de composition, de forme et de fonctionnalité sont des systèmes très attrayants en vertu des propriétés qu’ils présentent eu égard à leurs homologues isotropes. À titre d’exemples :
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pour la composition, des particules anisotropes possédant différents compartiments, contenant des particules (organiques ou inorganiques) de plus faibles dimensions ou bien des molécules différentes, peuvent être utilisées dans une large gamme d’applications telles que la vectorisation et la libération contrôlée de principes actifs, les systèmes catalytiques, les capteurs, la purification de l’eau, l’affichage digital, les matériaux de structure, etc. ;
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pour la forme, la compacité maximale de particules non sphériques est supérieure à celle de particules sphériques, comparativement à ces dernières l'anisotropie de forme engendre des propriétés électriques, magnétiques, optiques et hydrodynamiques différentes ;
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pour la fonctionnalité, des particules présentant une répartition différentiée de fonctionnalités en leur surface tels que des groupements fonctionnels peuvent présenter une propension à l’autoassemblage et engendrer ainsi de nouvelles propriétés.
Toutefois, la préparation conventionnelle de telles particules anisotropes nécessite la mise en œuvre de procédés très particuliers, souvent discontinus, compliqués, multi-étapes et n'engendrant que peu de reproductibilité.
Cet article de revue ambitionne de faire un état de l’art des récents développements utilisant les techniques en flux continu basées sur l’emploi de systèmes microfluidiques pour la fabrication de microparticules de polymère anisotropes dont les microfibres ; et de mentionner leurs applications les plus remarquables.
Une microparticule est une particule dont la longueur caractéristique (généralement le diamètre) est comprise entre quelques dizaines et plusieurs centaines de micromètres.
Une particule anisotrope est une particule présentant une répartition non uniforme de molécules en surface ou en volume ou présentant un rapport de forme supérieur à 1, c'est-à-dire différant d’une sphère.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
microfluidic droplets | microfibers | Janus microparticles | core-shell microparticles
DOI (Digital Object Identifier)
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Glossaire
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4. Conclusion
D'après l'analyse bibliographique ci-dessus, il apparaît clairement que les microparticules anisotropes présentent un grand intérêt en raison des avantages qu’elles apportent par rapport aux microparticules monodomaines et sphériques. Par ailleurs, les systèmes microfluidiques s’avèrent être des outils de choix pour élaborer ce type de particules car ils permettent de les produire en continu, d’en moduler et d’en contrôler très facilement les caractéristiques telles que la taille, la composition ou bien la forme. Cela est obtenu simplement en modifiant les paramètres opératoires (débits des fluides, géométrie du microsystème) et les paramètres matériaux (nature des fluides en présence, tension interfaciale etc.). L’utilisation de ces microparticules anisotropes n’est cependant qu’à ses débuts tant il y reste d’applications à explorer. Voici selon notre perspective quelques pistes possibles.
1. Il existe très peu d'études dans le domaine des particules anisotropes hybrides polymères-inorganiques, qui devraient pouvoir bénéficier des propriétés combinées de deux matériaux aux caractéristiques très différentes.
2. La recherche sur la fonctionnalisation ou la modification de la surface des particules anisotropes ou bien encore la génération de fibres par des systèmes microfluidiques offre également une grande marge de manœuvre, car elles peuvent être très utiles pour des applications telles que l'ingénierie tissulaire, l'adhésion cellulaire, les systèmes catalytiques ou bien la séparation sélective.
Pour cela, une recherche approfondie reste toutefois nécessaire pour comprendre les mécanismes interfaciaux et les instabilités de flux parfois observés lors de l’élaboration de ces microparticules de polymère anisotropes.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COURBARON (A.-C.), CAYRE (O.J.), PAUNOV (V.N.) - A novel gel deformation technique for fabrication of ellipsoidal and discoidal polymeric microparticles. - Chem. Commun., vol. p. 628-630 (2007).
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(2) - HO (C.C.), KELLER (A.), ODELL (J.A.), OTTEWILL (R.H.) - Preparation of monodisperse ellipsoidal polystyrene particles. - Colloid Polym. Sci., vol. 271, p. 469-479 (1993).
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(3) - ROLLAND (J.P.), MAYNOR (B.W.), EULISS (L.E.), EXNER (A.E.), DENISON (G.M.), DESIMONE (J.M.) - Direct fabrication and harvesting of monodisperse, shape-specific nanobiomaterials. - J. Am. Chem. Soc., vol. 127, p. 10096-10100 (2005).
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(4) - YIN (Y.), XIA (Y.) - Self-assembly of monodispersed spherical colloids into complex aggregates with well-defined sizes, shapes, and structures. - Adv. Mater., vol. 13, p. 267-271 (2001).
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(5) - KIM (J.-W.), LARSEN (R.J.), WEITZ (D.A.) - Synthesis of nonspherical colloidal particles with anisotropic properties. - J. Am. Chem. Soc., vol. 128, p. 14374-14377 (2006).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Composants pour montages microfluidiques
IDEX Health & Science
Capillaires en silice fondue
Molex
Distributeurs
Postnova
CIL – Cluzeau Info Labo
Interchim
Jasco France
HAUT DE PAGE1.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Groupement de recherche de synthèse en flux – GDR CNRS Synth_Flux 2053
Groupe français d’études et d’applications des polymères (GFP)
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