Matériaux supramoléculaires "host/guest" stimuli-responsifs à base de nouveaux macrocycles fonctionnels – MATMAC

L’équipe de l’IMP a récemment développé une méthode de synthèse itérative et de cyclization à base de CuAAC pour préparer des oligomères cycliques parfaitement définis ainsi qu’une taille de cycle et un nombre de groupes triazole variables. Ces nouveaux macrocycles possèdent un potentiel certain dans le domaine des matériaux supramoléculaires “host/guest” qui sera largement exploité dans ce projet ambitieux et multidisciplinaire. Les expertises complémentaires de l’IMP et du LCPO permettra de développer une librairie de matériaux supramoléculaires “host/guest” stimuli-responsifs. Les objectifs proposés sont variés, innovants et divisés en quatre tâches impliquant une méthodologie de pointe et hautement multidisciplinaire.
La tâche 1 concerne le management du projet et la coordination scientifique.
La tâche 2 propose le design de macrocycles à base de triazoles possédant une ou deux fonctions pendantes "clickables" (azoture, alcyne ou alcène). Des macrocycles de taille et de nature chimique variables seront synthétisés et impliqués dans des procédés chimiques robustes, efficaces et orthogonaux afin de réaliser les étapes de greffage, de réticulation ou de polymérisation nécessaires au design d’une large gamme de matériaux. Après la caractérisation structurale de ces blocs élémentaires cycliques, une étude détaillée de leurs propriétés host/guest sera effectuée afin de mettre en place un feedback efficace entre paramètres structuraux et propriétés "host/guest" qui sera maintenu dans les tâches 3, 4 et 5.
Au cours de la tâche 3, les macrocycles monofonctionnels obtenus dans la tâche 2 seront greffés par " click chemistry" sur des copolymères hydrosolubles possédant des propriétés thermo-responsives (LCST ou UCST). Après caractérisation des propriétés thermo-responsives et “host/guest” ces architectures hybrides linéaires/macrocycles seront appliquées au développement de nouveaux procédés de concentration, d’extraction et d’analyse d’entités polaires ou chargées. Cette approche pourra être étendue (au sein ou en dehors de ce consortium) à d’autres espèces (e.g. cations métalliques) ou à des macrocycles à base de segments polyamine.
Dans la tâche 4 des polyrotaxanes et “sliding-gels” originaux seront synthétisés en s’appuyant sur l’experience du LCPO pour l’élaboration et la caractérisation de tels matériaux et les competences de l’IMP dans les procédés de "click chemistry". Trois orientations principales seront suivies pour obtenir des polyrotaxanes cycliques et des "sliding gels" originaux en utilisant soit les macrocycles difonctionnels développés dans la tâche 2 ou des dérivés de cyclodextrines spécifiquement fonctionnalisés par des groupements permettant une réticulation ultérieure par CuAAC. Cela permettra de façon certaine de développer de nouveaux polyrotaxanes cycliques et des “sliding-gels” pH-responsifs avec un meilleur contrôle de leurs propriétés structurales et donc de leur propriétés physico-chimiques. Le but de cette tâche sera de produire différentes architectures modèles pour étudier les propriétés particulières de ces objets, notemment en terme de mobilité des cycles le long des chaînes.
Enfin, la tâche 5 concerne le design de nouveau matériaux “host/guest” supramoléculaires stimuli-responsifs à partir du mélange en solution ou en bulk de macromolecules complémentaires comportant soit des macrocycles pendants (hosts) soit des groupes chargés ou ionisables (guests). La variattion des propriétés structurales des briques élémentaires et des conditions d’élaboration donnera lieu à la formation d’une large gamme de matériaux “host/guest” supramoléculaires pH-responsifs tels que des hydrogels, des réseaux des structures auto-assemblées de taille et de morphologie variables, des matériaux "auto-réparants", et des revêtements multicouches obtenus par assemblages L-b-L "host/guest" supramoleculaires.