Design of “cell-in-shell” hybrid materials (hybrid cells)

: synthesis, structuration, functionalization and application

Résumé

Les cellules, les unités les plus élémentaires dans les systèmes vivants, sont chargées de mener les processus essentiels de la vie. Les propriétés des cellules se reflètent dans la sélectivité, l'activité et l'autorégulation et la reprogrammation dans les processus biologiques. Ces propriétés pourraient être exploitées comme des solutions aux problèmes importants rencontrés dans la technologie moderne. Cependant, les nanostructures naturelles et les fonctions des cellules limitent leurs applications. La capacité de créer un grand nombre de nanostructures et de fonctions artificielles sur les cellules pour élargir les applications des cellules devrait avoir une grande importance technologique et scientifique.
Cette thèse se concentre sur la conception de matériaux hybrides "cell-in-shell" (hybrid cells), dans lesquels les cellules sont hybridées avec des matériaux de revêtement structurés ou fonctionnels afin d'améliorer les fonctions naturelles des cellules ou de créer des fonctions nouvelles.
Trois exemples de conception de matériaux hybrides basées sur des procaryotes ou des eucaryotes sont démontrés dans cette thèse. Elle se réfère à l'étude et à la discussion sur la synthèse, la structuration, la fonctionnalisation et l'application de ces matériaux hybrides. Tout d'abord, les matériaux hybrides photosynthétiques à “jaunes-coquilles" avec des coquilles poreuses structurées hiérarchiquement ont été conçues basés sur des cyanobactéries à travers un emballage colloïdal de nanoparticules de silice uniformes assisté par protamine. Ceci qui fournit un exemple de l'exploration du mécanisme de formation des matériaux hybrides performants et la construction de nanostructures nouvelles.
Deuxièmement, les matériaux hybrides fonctionnels ont été synthétisées par encapsulation individuelle des cellules de levure avec des coques à base de polydopamine (PDA), qui non seulement présentent une amélioration significative des fonctions cellulaires d'origine, mais aussi créent des nouvelles fonctions, donnant une inspiration pionnière sur la multifonctionnalisation des cellules. Troisièmement, les matériaux hybrides biocatalytiques ont été conçues grâce à l'introduction de coquilles PDA et à des coquilles de silice poreuse ordonnées sur des billes hybrides d'hydrogel d'alginate/cellules de levure. Ces matériaux hybrides ont pour but d'améliorer l'activité, la stabilité et la perméabilité des cellules dans la
biocatalyse, résolvant ainsi des problèmes critiques dans l'industrie biocatalytique et amenant plus étroitement des applications pratiques à ces matériaux hybrides.

la date de réponse	11 oct. 2017
langue originale	Anglais
L'institution diplômante	Universite de Namur
Superviseur	BAO LIAN SU (Promoteur), Pierre Van Cutsem (Président), Stephane Vincent (Jury), Johan Wouters (Jury), Fabrice Franck (Jury) & Xiaoyu Yang (Jury)