39
1 CONTRIBUTION A L’ETUDE DES PROPRIETES TENSIOACTIVES ET MEMBRANAIRES D’ESTERS DERIVES DE LA GLYCINE BETAINE Par NSIMBA ZAKANDA Francis 1 Promoteurs: Dr. DELEU Magali et Prof. MVUMBI LELO Georges

contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

111

CONTRIBUTION A L’ETUDE DES PROPRIETES TENSIOACTIVES ET

MEMBRANAIRES D’ESTERS DERIVES DE LA GLYCINE BETAINE

Par NSIMBA ZAKANDA Francis

1

Promoteurs: Dr. DELEU Magali et Prof. MVUMBI LELO Georges

Page 2: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

222

Plan1. Introduction

2. Objectifs

3. Synthèse de chlorures d’alkylbétaïnates

4. Etude de leurs propriétés interfaciales

5. Etude de leurs propriétés membranaires

6. Conclusion générale et perspectives

2

Page 3: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

333

1. Introduction

• Industrie de la betterave à sucre ~ 20% de la production mondiale du sucre

- Mélasse (7% de Glycine bétaïne, GB) Problèmes environnementaux

• Industrie de l’éthanol bioéthanol (UE: 3,7 109 L en 2009)

- Vinasse (4% de GB) Problèmes à l’écosystème• Valoriser: mélasse et vinasse Récupérer la GB

3

Page 4: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

4

• GB - Produits cosmétiques, pharmaceutiques et alimentaires; en médecine - Tête hydrophile d’agents tensioactifs

• ~ 80% de tensioactifs origine pétrochimique, toxiques et non biodégradables

• Besoin important de nouveaux TA origine végétale, non toxiques et biodégradables

• Ce travail Valorisation de GB: propriétés physico-chimiques et biologiques

Fig. 1. Glycine bétaïne

Page 5: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

555

Tabl. 1.Quelques dérivés amphiphiles de la GB Noms Structures Auteurs

Alkylbétaïnes

(n= 8, 10,12,14,16)

Iwasaki et al., 1991 ; Li et al., 2005

Alkylbétaïnates (esters)

(n= 2,10,12,14)

Lundberg et al., 2004 ; Tehrani-Bagha et al., 2007a

N-bétaïnate de chitosan1

1: non TA

Holappa et al., 2004 ; Holapa et al., 2006 ; Mourya et al., 2008

Dodécyl bétaïnate dimère

Tehrani-Bagha et al., 2007a

Amphiphiles bipolaires (bolaamphiphiles) avec une tête de bétaïne

Berchel et al., 2008

CH3-N-CH2-COOCnH2n+1

I +CH3

ICH3

CnH2n+1-N-CH2-COOI

I

CH3

CH3

-+

5

2: non TA

Page 6: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

6

Alkylbétaïnes et alkylbétaïnates (TA): - Stabilité (pH), biodégradation - Activités de surface (tension de surface, cmc, pouvoirs moussant et dispersant) - Activités sur les membranes modèles (PC, stratum corneum…) et réels (bactéries, érythrocytes) Bétaïnate d’amidon: - Activité sur l’humidification et la résistance du papier N-bétaïnate de chitosan: - Activité antimicrobienne Esters dimères TA de la GB: - Activités de surface (tension de surface, cmc) Amphiphiles bipolaires avec une tête de GB: - Etude d’auto-assemblage Choix porté sur les Alkylbétaïnates (esters TA de la GB): - origine végétale, biodégradables, moins toxiques, moins étudiés- Charge positive permanente: Intérêt médical

Page 7: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

777

2. Objectifs• Synthétiser les alkylbétaïnates (réactifs plus

écologiques que ceux utilisés précédemment)

• Etudier leurs propriétés interfaciales (films monomoléculaires à l’interface air-eau)

• Etudier leurs propriétés membranaires (interactions avec des modèles de membranes biologiques dans des environnements différents)

7

Page 8: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

8

3. Synthèse de chlorures d’alkylbétaïnates

(CnBC)

Page 9: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

99

CH3-N-CH2-C + SI

I

CH3

CH3

II

Cl Cl

O

O_

CH2Cl2+ CH3-N-CH2-C + S + ClI

I

CH3

CH3II

_O

Cl

+

CH3-N-CH2-CI

I

CH3

CH3

+ O

O-R

ClR = C10 - C16

_

OIIO

O60°C 1h

+

H-O-R45°C 6h

HCl+2M2B

3.1. Activation de la GB et acylation des alcools gras par le chlorure de bétaïnyle

Schéma 2

CnBC

GB Chlorure de bétaïnyle

Alcool

Page 10: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

101010

3.2. Optimisation des conditions de synthèse du chlorure d’hexadecylbétaïnate (C16BC)

• Effet du catalyseur/base: Pyridine, DMAP, (CH3)3N et sans catalyseur/base

• Effet du rapport molaire Cl- de bétaïnyle/1-hexadecanol (5:1, 3:1, 2:1, 1:1, 1:2 et 1:3)

• Effet de la T° (25, 35, 45, 55 et 65°C)• Effet de la concentration des réactifs (16.5;

33; 66; 132 et 264 mmol/L)10

(CH3)3N-CH2-COCl + C16H33-OH (CH3)3N-CH2-COOC16H33 + HCl+ +Cl Cl--

Page 11: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

111111

Catalyseur / base

Temperature

Fig. 2. Optimisation de la synthèse de C16BC

11

Rapport molaire

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Time (h)

Yiel

d (%

) No base

Pyridine

Triethylamine

DMAP

40

50

60

70

80

90

100

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Reactant concentration (mol/L)Yi

eld

(%)

Rdt: 94± 3 %

(a) Basic catalyst

(d) Concentration

0

20

40

60

80

100

2 5 3 5 4 5 5 5 6 5

Temperature (°C)

Yiel

d (%

)

0

20

40

60

80

100

5 I 1 3 I 1 2 I 1 1 I 1 1 I 2 1 I 3

Betainyl chloride/1-hexadecanol molar ratio

Yiel

d (%

)

(c)Temperature

(b) Molar ratio

- CnBC peuvent être synthétisés à partir de la GB via son dérivé d’acyle et les alcools gras en mileu organique avec un meilleur rendement en absence de catalyseur/base.

Page 12: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

12

4. Etude des propriétés interfaciales Etude des propriétés interfaciales de Cde CnnBCBC

Page 13: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

1313

4.1. Propriétés des films monomoléculaires4.1. Propriétés des films monomoléculaires

13

(a)

Fig. 3. (a) Isotherme de compression de pressure de surface (π)- aire moléculaire (A) de CnBC, (b) Cycles de compression-expansion de C16BC (Sous-phase aqueuse, pH= 5.7, 1.5 mM, 30 µL et 20°C)

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Area (A²/molecule)

Surfa

ce p

ress

ure

(mN/m

)

C10BC

C12BC

C14BC

C16BC

0

10

20

30

40

50

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Area A²/molecule)

Surfa

ce p

ress

ure

(mN/

m)

Compression 1

Expansion 1

Compression 2

Expansion 2(a)

(b)

C16BC

A0, Ac, πc,

- CnBC avec n ≥14 peuvent former des films monomoléculaires insolubles à l’interface air-eau à 20°C

Page 14: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

14141414

Fig. 4. Isotherme de compression de π–A (a) et Module de compressibilité (b) du film de C16BC déposé sur la sous-phase aqueuse de différentes pH à 20°C

4.2. Influence des conditions expérimentales (pH, T°, anions et force ionique) sur le comportement

interfacial du film de C16BC

pH, T = 20°C

(a)

A0, Ac

Πc

0

100

200

300

400

500

0 10 20 30 40 50 60

Surface pressure (mN/m)C

ompr

essi

bilit

y m

odul

us (m

N/m

)

pH 3

pH 5

Water (pH 5,7)

pH 7

pH 9

pH 12

(b)

Cs-1

Page 15: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

15151515

Tabl. 2. Occupation de l’interface, pression de collapse et module de compressibilité

pH Temp (°C) Anions Force ionique Na2SO4

Acide3 et 5

Basique9 et 12

15,20,25,30 Cl-, Br-,OH-, NO3

-,ClO4-

SO42-,

HPO42-

0.5; 1; 2; 5; 10

A0 + + + + ++ ++Πc 0 0 - - + -Cs

-1 - + - - + - A0: Occupation de l’interface; Πc: Stabilité du film, Cs

-1 : Module de compressibilité

++: augmente fortement, +: augmente faiblement; 0: ne change pas; - : diminue

- pH et anions monovalents ont faiblement influencé l’occupation des molécules de C16BC à l’interfacial par rapport aux anions divalents et à la force ionique de Na2SO4 mais la stabilité des films est faiblement influencée dans tous les cas.

Page 16: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

16

4.3. Propriétés d’adsorption4.3. Propriétés d’adsorption

Fig. 5. (a) Kinetics, (b) Enlargement of the early stage of the adsorption of CnBC at the air-water interface (water, pH 5.7, 1.15 µM, 25°C).

0

1

2

3

4

5

6

0 50 100 150 200 250 300

Time (sec)

Surf

ace

pres

sure

(mN

/m)

C10BCC12BCC14BCC16BC

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 5 10 15 20 25

Time (sec)

Surf

ace

pres

sure

(mN

/m)

C10BCC12BCC14BCC16BC1.15 µM << CMC

(a) (b)

- CnBC injectés dans la sous-phase aqueuse sont capables de s’adsorber et former des films monomoléculaires à l’interface air-eau à 25°C

Page 17: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

1717

4.4. Conclusion

- CCnnBC s’adsorber et former des films à l’interface air-eau à 25°CBC s’adsorber et former des films à l’interface air-eau à 25°C

- CCnnBC avec n BC avec n ≥≥ 14 films insolubles à l’interface air-eau à 20°C14 films insolubles à l’interface air-eau à 20°C

- Organisation interfaciale du film de COrganisation interfaciale du film de C1616BC faiblement influencée BC faiblement influencée par le pH et les anions monovalents; fortement influencée par la par le pH et les anions monovalents; fortement influencée par la température et les anions divalents, en ce qui concerne l’occupation des température et les anions divalents, en ce qui concerne l’occupation des molécules à l’interfacemolécules à l’interface- Stabilité du film faiblement influencée par des conditions Stabilité du film faiblement influencée par des conditions différentes de la sous-phase aqueuse.différentes de la sous-phase aqueuse.

Page 18: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

18

5. Etude des propriétés membranaires de CnBC

Page 19: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

1919

5.1. Pénétration des CnBC dans les monocouches lipidiques formées à

l’interface air-eau• Objectif

- Etudier de manière globale la possibilité d’interaction et de pénétration des CnBC dans les membranes biologiques

(Monocouches lipidiques)

Page 20: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

2020

5.1.1. Effet de la longueur de la chaîne alkyle de CnBC

Fig. 6. Surface pressure increase induced by the penetration of CnBC into lipid monolayers with different polar heads at initial surface pressure of 30 mN/m. (water, pH 5.7, 1.15 µM, 25°C).

(Films lipidiques: Πi = 30 mN/m)

0

5

10

15

20

25

30

C10BC C12BC C14BC C16BC

Surfa

ce p

ress

ure

incr

ease

(mN/

m)

DPPS

DPPA

DPPE

POPC

CHOL

- CnBC sont capables de pénétrer dans des films lipidiques à 30 mN/m

- Pénétration est indépendante de la chaîne alkyle de CnBC dans les films formés de lipides chargés négativement mais dépendante de cette chaîne alkyle dans les films formés de lipides non chargés et zwittérioniques.

Page 21: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

212121

Fig. 7. (a) Kinetics of the C16BC (1.15µM) penetration into different lipid monolayers initially compressed at X mN/m at 25°C: (a) water, pH 5.7, (b) PBS, pH 7.4.

5.1.2. Cinétique de pénétration de C16BC dans les monocouches lipidiques

- Effet de la tête polaire de lipides

30

35

40

45

50

55

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Time (sec)

Surf

ace

pres

sure

(mN

/m)

DPPSDPPADPPEPOPCCHOL

-10

0

10

20

30

40

50

0 500 1000 1500 2000 2500

Time (sec)

Surf

ace

pres

sure

(mN

/m)

C16BC

C16BC-POPC

C16BC-SM

C16BC-CHOL

(a) Πi = 30 mN/m, Sous-phase: eau, pH=5,7

(b) Πi = 20 mN/m, Sous-phase: PBS, pH=7,4

- Pénétration de C16BC est favorable dans les films formés de lipides chargés négativement et de ceux formés de lipides avec des têtes polaires petites.

C16BC

Page 22: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

22

Πe (mN/m)

:49,8

:40,7

:47,1

5.1.3. Pouvoir pénétrant de C16BC dans les monocouches lipidiques

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30 35

Initial surface pressure (mN/m)

Surfa

ce p

ress

ure

incr

ease

(mN/

m)

SM

POPC

CHOL

Πe(mN/m)

:48,9

:34,2

:45,7

Fig. 8. Maximal surface pressure increase induced by the penetration of C16BC as a function of the initial surface pressure of the monolayer. (water, pH 5.7, 1.15 µM, 25°C).

(a) Sous-phase: eau, pH=5,7

(b) Sous-phase: PBS, pH=7,4

- Pouvoir pénétrant de C16BC dans tous les films lipidiques étudiés est au dessus de 30 mN/m, pression présumée des membranes biologiques

Page 23: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

2323

5.1.4. Conclusion

- CCnnBC propriétés de surface, affinités pour des films lipidiquesBC propriétés de surface, affinités pour des films lipidiques

- Pénétration principalement influencée par les interactions Pénétration principalement influencée par les interactions électrostatiques dans l’eau, l’effet hydrophobe dans le milieu salin et la électrostatiques dans l’eau, l’effet hydrophobe dans le milieu salin et la taille de la tête polaire de lipides formant les films dans les deux castaille de la tête polaire de lipides formant les films dans les deux cas

- Dans le milieu fortement salin, l’adsorption à l’interface air-eau et la Dans le milieu fortement salin, l’adsorption à l’interface air-eau et la pénétration dans les films lipidiques de Cpénétration dans les films lipidiques de C1616BC instantanéesBC instantanées

- CC1616BC capable de pénétrer les membranes biologiques BC capable de pénétrer les membranes biologiques in vivoin vivo..

Page 24: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

2424

5.2. Etude des interactions entre le C16BC et les lipides

• Objectif

- Qualifier et quantifier les interactions entre le C16BC et les 3 familles de lipides formant le feuillet externe de membranes des eucaryotes (glycérophospholipides, sphingolipides, stérols)

(Bicouches et monocouches lipidiques, modèles théoriques)

Page 25: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

2525

5.2.1. Analyse thermodynamique de l’adsorption de C16BC sur les bicouches lipidiques (liposomes)

Liposome K (mM-1) T

POPC 35.3 ± 2.3 -0.72 ± 0.19 35.17 ± 2.52 -35.9 ± 2.34

SM 41.6 ± 11.0 -0.88 ± 0.18 35.32 ± 0.92 -36.2 ± 0.73

SM/CHOL (1:1) 195.2 ± 13.6 -0.93 ± 0.41 39.2 ± 0.58 -40.1 ± 0.17

bwD

bwDS bw

DG (Kjmol-1) (Kjmol-1)(Kjmol-1)

Tab. 3. Paramètres thermodynamiques de l’adsorption de C16BC sur les liposomes (25°C)

- Adsorption de C16BC sur les liposomes est endothermique, gouvernée par l’entropie et favorable dans le liposome contenant du CHOL.

Page 26: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

262626

Fig. 9. (a) Surface pressure (π)-area (A) isotherms, (b) Mean area, (c) Excess free energy of mixing and (d) Total free energy of mixing versus composition plot for C16BC/SM spread onto PBS subphase pH 7.4, 1.5 mM, 25°C.

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60 80 100 120 140

Area (A²/molecule)

Surf

ace

pres

sure

(mN

/m)

C16BC

SM

C16BC/SM (2:1)

C16BC/SM (1:1)

C16BC/SM (1:2)

(a)

5.2.2. Propriétés interfaciales de monocouches mixtes de C16BC/lipide

0

20

40

60

80

100

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

C16BC molar ratio

A (A

²/mol

ecul

e)

10 mN/m

20mN/m

30mN/m

A12 = A1X1 + A2X2

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

C16BC molar ratio

ΔGex

(10-2

1 J/m

olec

ule)

10 mN/m20 mN/m30 mN/m

dAXAXAGex )( 22110

12

-4

-3,5

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

C16BC molar ratio

ΔGM

(10-2

1 J/m

olec

ule) 10 mN/m

20 mN/m30 mN/m

(b)

(c)

(d)

Page 27: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

27

C16BC/POPC C16BC/SM C16BC/CHOL2/1102030

1/1 102030

1/2 102030

2/1 102030

1/1 102030

1/2 102030

2/1 102030

1/1 102030

1/2 102030

ΔGex +++ +++ +++ +++ - - - + - - 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ΔGM - - - - - - - - -ΔGex :missibilité, interaction entre les constituants de la monocouche

ΔGex : stabilité de la monocuouche mixte

+: répulsion/faible attraction, 0: mélange idéal, - : attraction/faible répulsion, stabilité

Π: 10,20,30 mN/m

Tabl. 4. Excès d’énergie libre (ΔGex) et énrgie libre totale (ΔGex) de mélanges de C16BC et les lipides

-Dans les films mixtes, les molécules de C16BC interagissent avec celles de POPC et SM mais pas avec celles du CHOL. Néanmoins, le C16BC forme des films mixtes stables avec les trois lipides.

Page 28: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

2828

- C16BC interagirait avec POPC et SM via des forces polaires et hydrophobes mais uniquement via ces dernières avec CHOL

5.2.3. Modélisation moléculaire (Modèles théoriques)

(b) (c) (d)

-20

-15

-10

-5

0

5

SM

/SM

C16

BC

/SM

PO

PC

/PO

PC

C16

BC

/PO

PC

Cho

l/Cho

l

C16

BC

/Cho

l

Ene

rgy

of in

tera

ctio

n (k

cal/m

ol)

Black: polar contribution

Grey: Hydrophobic contribution

Fig. 10. (a) Energie totale d’interaction entre molécules identiques de lipide/ et entre chaque lipide et C16BC; Assemblage moléculaire de C16BC avec (b) POPC, (c) SM et (d) CHOL à l’interface hydrophobe/hydrophile

(a)

C16BC/POPC C16BC/SM C16BC/CHOL

Page 29: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

2929

5.2.4. Conclusion

- C16BC forte affinité pour les interfaces aqueuse et lipidiques dans un milieu proche des milieux physiologiques

- Interactions entre le C16BC et le lipide principalement hydrophobes et favorisée par les arrangements géométriques impliquant les interactions polaires ainsi que la complémentarité structurale

- C16BC forme des films mixtes thermodynamiquement stables avec les lipides formant le feuillet externe des membranes des eucaryotes

Page 30: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

303030

5.3. Effet d’adsorption de quantités croissantes de CnBC sur l’intégrité des

liposomes• Objectif- Etudier la perméabilité et/ou la solubilisation des liposomes par les

CnBC dans des conditions proches de celles physiologiques

(Bicouches lipidiques)

Page 31: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

313131

5.3.1. Perméabilité des liposomes (LUV + HPTS-DPX)

Fig. 11. Libération de HPTS dans les liposomes par les CnBC: (a) POPC, (b) POPG et (c ) POPC/SM/CHOL (50:20:30 mol%)

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200 250

CnBC (µM)

% L

eaka

ge

C10BC

C12BC

C4BC

C16BC

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200 250

CnBC (µM)

% L

eaka

ge

C10BC

C12BC

C14BC

C16BC

(a) POPC (b) POPG

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200 250

CnBC (µM)

% L

eaka

ge

C10BC

C12BC

C14BC

C16BC

(c) PSC 100% = Triton X-100

- En général, C10BC, C14BC et C16BC n’ont pas significativement perméabilisé les liposomes comparativement au C12BC et l’effet de ce dernier est plus accentué sur le liposome mixte (PSC/SM/CHOL).

[CnBC] < et > CMC

Page 32: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

3232

5.3.2. Titrage des liposomes par des solutions micellaires de C12BC et C16BC

Fig. 12. Titration of micellaire solution of C12BC and C16BC into liposome suspensions. Raw data of C12BC (a) and C16BC (b) into POPG suspensions. Normalized titration heat versus C12BC (a’) or C16BC (b’) conc. in the cell.

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 2000

4000

6000

8000

1 104

1.2

104

1.4

104

1.6

104

Hea

t flo

w (µ

cal/s

ec)

Time (sec)

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Hea

t flo

w (µ

cal/s

ec)

Time (sec)

-1000

-500

0

500

1000

1500

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

dq/d

n (c

al/m

ol)

C12BC concentration (mM)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

dq/d

n (c

al/m

ol)

C16BC concentration (mM)

(a) C12BC/POPG (b) C16BC/POPG

(a’)(b’)

- C12BC a destabilisé les liposomes de POPG comparativement au C16BC

Page 33: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

3333

5.3.3. Taille de liposomes (avant et après titrage)

Fig. 13. Dimension de particules (25°C): après titrage de POPG par C12BC et C16BC

0

20

40

60

80

100

152

232

356

544

833

1275

1952

2988

4573

Diameter (nm)

Diff

eren

tial n

umbe

r (%

),

(b) C12BC/POPG

0

10

20

30

40

50

42,34 52,38 64,8 80,17 99,19 122,7 151,8

Diameter (nm)

Diff

eren

tial n

umbe

r (%

),

(a) POPG

- Dimension de particules a sensiblement augmenté après titrage de liposomes par les C12BC et C16BC

Page 34: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

34

-20

0

20

40

60

0 50 100 150 200 250

CnBC (µM)

Zeta

pot

entia

l (m

V)

C12BC

C16BC

-60

-40

-20

0

20

40

60

0 50 100 150 200 250

CnBC (µM)

Zeta

pot

entia

l (m

V)

C12BC

C16BC

(a) POPC (b) POPG

Fig. 14. Potentiel zêta après addition des concentrations différentes de C12BC et C16BC aux suspensions de liposomes: (a) POPC et (b) POPG.

5.3.4. Potentiel zêta de liposomes

- Le potentiel zêta des liposomes a augmenté en fonction de la concentration et de la longueur de la chaîne alkyle de CnBC

Page 35: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

3535

5.3.5. Conclusion

- Adsorption de CAdsorption de CnnBC sur les membranes dans un milieu fortement BC sur les membranes dans un milieu fortement salin interactions hydrophobes et non attractions électrostatiquessalin interactions hydrophobes et non attractions électrostatiques

- Interaction de CInteraction de CnnBC avec les membranes processus endo et BC avec les membranes processus endo et exothermique exothermique

- A des concentrations élevées en CA des concentrations élevées en CnnBC (BC (> > CMC) perméabilisation CMC) perméabilisation des membranes, mécanisme probable formation de pores; des membranes, mécanisme probable formation de pores; possibilité d’interactions hydrophobes entre les chaînes alkyles des possibilité d’interactions hydrophobes entre les chaînes alkyles des molécules de Cmolécules de CnnBC adsorbées sur des liposomes différents BC adsorbées sur des liposomes différents agrégation de ces derniers.agrégation de ces derniers.

Page 36: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

36

6. Conclusion générale et perspectives

Page 37: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

37

-CCnnBC peuvent être synthétisés à partir de la GB et les alcools grasBC peuvent être synthétisés à partir de la GB et les alcools gras

- Possèdent des propriétés de surface et des affinités intéressantes Possèdent des propriétés de surface et des affinités intéressantes pour des membranes biologiquespour des membranes biologiques

- Interagissent principalement via des attractions électrostatiques Interagissent principalement via des attractions électrostatiques dans l’eau et des forces hydrophobes dans un mileu fortement salindans l’eau et des forces hydrophobes dans un mileu fortement salin

- Sont moins toxiques et sont des TA potentiels pour la formulation Sont moins toxiques et sont des TA potentiels pour la formulation des produits de consommation humaine et pour l’usage médicaldes produits de consommation humaine et pour l’usage médical

- Dans l’avenirDans l’avenir: - envisager leur synthèse par voie enzymatique, : - envisager leur synthèse par voie enzymatique, compléter les études de leurs propriétés de surface (émulsifiante, compléter les études de leurs propriétés de surface (émulsifiante, solubilisante, stabilité thermique…) et membranaires (bactéries, solubilisante, stabilité thermique…) et membranaires (bactéries, érythrocytes) en vue d’exploiter au maximum leurs potentialités érythrocytes) en vue d’exploiter au maximum leurs potentialités tensioactives et de bien évaluer le degré de leur toxicité tensioactives et de bien évaluer le degré de leur toxicité in vivoin vivo..

Page 38: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

Publications1. Nsimba Zakanda F., Paquot M., Mvumbi Lelo G, Deleu M. (2010). Les dérivés de la

glycine bétaïne: méthodes de synthèse et potentialités d’utilisation. Biotechnologie Agronomie Société et Environnement, 14 (4), 737-748.

2. Nsimba Zakanda F., Laurent P., Paquot M., Mvumbi Lelo G., Deleu M. (2011). Alkylbetainate chlorides: synthesis and behaviour of monolayers at the air-water interface. Thin Solid Films, 520, 344-350.

3. Nsimba Zakanda F., Nott K., Paquot M., Mvumbi Lelo G., Deleu M. (2011). Penetration behaviour of alkylbetainate chlorides into lipid monolayers. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 86 (1), 176-180.

4. Nsimba Zakanda F., Lins L., Nott K., Paquot M., Mvumbi Lelo G., Deleu M. (2012). Interaction of hexadecylbetainate chloride with biological relevant lipids. Langmuir. DOI: 10.1021/la2040328

5. Nsimba Zakanda F., Lins L., Razafindralambo H., Blecker C., Paquot M., Mvumbi Lelo G., Deleu M. (XXXX). Integrity of lipid vesicles in presence of alkylbetainate chloride surfactants: Spectrofluorimetric, Isothermal Titration Calorimetry and Zeta potential studies.

A soumettre dans: Biochimica et Biophysica Acta (BBA): Biomembranes. 38

Page 39: contribution a l'etude des proprietes tensioactives et membranaires

393939

Je vous remercie

Glx Agro Bio-Tech / Université de Liège39