Enseignement

Les Colloïdes sont des objets de taille intermédiaire (mésoscopique), comprise entre 10^-8 m et 10^-6 m. Les colloïdes correspondent à un état très divisé de la matière où le rôle des interfaces est prédominant. De tels systèmes sont très courants dans la vie de tous les jours. On peut citer les cas des aérosols liquides (brouillard) ou solides (fumées), les mousses, les émulsions comme le lait, la mayonnaise, les crèmes cosmétiques, les suspensions comme l'encre de Chine, les peintures, les boues de forage, les précurseurs de catalyseurs ou de céramiques. Le champ d'application industriel de ces systèmes est extrêmement diversifié et se caractérise par un couplage étroit entre synthèse, formulation et fonctionnalisation du produit. Les systèmes colloïdaux sont en général des systèmes relativement instables ou l'on observe un équilibre précaire entre différentes forces antagonistes. L'objectif de ce cours est d'introduire ce domaine au niveau de la 3ème année de l'option de chimie. Le but est de présenter les principales classes de colloïdes, de discuter des différentes interactions structurants ces systèmes et d'étudier les principales stratégies de stabilisation et/ou de déstabilisation de ces "phases colloïdales". Ce cours s'appuie et utilise l'acquis d'autres enseignements de l'école dont il fournit des exemples d'application. Il permet d'introduire certains problèmes rencontrés dans les domaines des matériaux, de la chimie de spécialités, de la pharmacie, des cosmétiques, des peintures et revêtements, des liants hydrauliques.

Contenu:

Systèmes à l'équilibre

- Introduction générale à l'état condensé liquide
- Les interactions moléculaires
- Les liquides purs et diagramme de phases
- Solution de molécules amphiphiles
- Tension superficielle et interfaciales des solutions
- Mouillage et detergence

Etats métastables

- Dispersions
- Emulsions
- Gels

Enseignant : Jérôme Bibette

L'industrie fait un large usage des méthodes de formulation. C'est souvent cette étape qui conduit dans l'industrie cosmétique, pharmaceutique, ou agro-alimentaire, à une valeur d'usage. La formulation, c'est « l'art » d'associer dans le bon ordre et avec les bons protocoles des produits élaborés ou des principes actifs pour obtenir un produit fini présentant de nouvelles propriétés. Les molécules actives encapsulées pour la pharmacie, les peintures en émulsion, les crèmes, les pâtes et les gels sont souvent des matériaux formulés que l'industrie moderne cherche à optimiser. Le cours a pour objectif de donner les bases et les outils nécessaires pour aborder des matériaux concrets : diagnostic et solutions à certains problèmes pratiques.

Contenu :

- Interactions faibles et transitions de phases à l'équilibre
- Interactions fortes et transitions de gels
- Elasticité et compressibilité des émulsions et mousses
- Emulsification
- Métastabilité

Préceptorat

- Utilisations des colloïdes pour le diagnostic immunologique
- Colloïdes pour la vectorisation de médicaments
- Colloïdes et nanostructures pour le tri d'ADN

Enseignant : Jérôme Bibette

Les biotechnologies et la biophysique font un large usage des colloïdes. La bioanalyse et l'imagerie, par exemple, utilisent les colloïdes comme marqueurs, la biophysique les utilise afin de manipuler mécaniquement des structures biologiques. La reconnaissance spécifique entre colloïdes greffés par anticorps et par antigènes est la base de diagnostics biologiques (ELISA…).
Le cours décrit d'abord les principes associés à cette reconnaissance spécifique. Il donne ensuite un aperçu de ces applications et autres applications potentielles dans le domaine de l'immunodiagnostic. Il évoque finalement l'élaboration de matériaux biomimétiques.

Contenu

- Reconnaissance spécifique: généralités et définitions
- Durée de vie d'un assemblage et paysage d'énergie
- Formation d'un assemblage, cas à 2 et 3 dimensions
- Application au diagnostic biologique
- Application à la micromécanique des filaments

Enseignant : Jérôme Bibette

Ce cours fait partie du Master Bio-ingénierie de ParisTech et de l’Université Paris-Descartes

Contenu :

- Biotechnologie : bases physique, chimique et technique de la biologie médicale.
- Hématologie: caractérisation et comptage des éléments cellulaires du sang, hémostase, détermination groupe sanguin.
- Biochimie clinique  (analyse des molécules des fluides corporels): principe des test immunologiques, physique de ces tests et conséquences pratiques sur leur mise en œuvre.
- Bactériologie: identification et test de résistance.

Enseignant : Jean Baudry