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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Biopolymères Interactions Assemblages

Méthodes et Equipements

Interactions entre biopolymères

Il est indispensable de cribler de façon rapide et systématique les forces d’interactions entre biopolymères dans les systèmes organisés par des méthodes moyen-débit de façon à générer le plus de conditions et/ou de partenaires différents.
Nous nous sommes dotés en 2010, au niveau de l’Unité, d’un panel d’équipement de physico-chimie moyen débit destiné à répondre à cette problématique :

  • Diffusion de lumière compatible microplaques (96 puits) (solubilité/agrégation)
  • Microtensiomètre multi-canaux (tensiométrie)
  • Microbalance à cristal de quartz (adsorption sur surface)
  • Résonance plasmonique de surface (vitesses d’association)
  • Appareillages de calorimétrie différentielle

  

Interfaces

Nous disposons de différents outils que nous pouvons coupler pour l'étude des interfaces modèles eau/air et eau/huile :

  • Les interfaces eau/air sont principalement caractérisées à l'aide des 5 balances de Langmuir. Deux d'entre elles permettent de faire des prélèvements par la technique de Blodgett pour caractériser ensuite la structure des interfaces par microscopie AFM. Une autre est confinée dans une boite à gants pour permettre de maîtriser l'atmosphère au dessus de l'interface pour étudier les mécanisme d'oxydation de différentes molécules à l'interfaces. Nous disposons également d'un équipement de spectroscopie infrarouge monté sur une balance de Langmuir (IRRAS) afin de caractériser la structure des molécules à l'interface.
  • Les interfaces eau/huile sont elles, principalement étudiées à l'aide des deux tensiomètres à goutte à notre disposition qui permettent également de caractériser la rhéologie des interfaces. Un équipement de cisaillement de surface permet aussi de mesurer ce paramètre.

Nous nous attachons également a relier les résultats obtenus aux interfaces modèles aux propriétés observées dans les systèmes réels, émulsions et mousses. Pour caractériser les interfaces in situ, nous disposons sur la plate forme BIBS de différentes techniques microscopiques pour caractériser les systèmes réels aux différentes échelles (microscopie confocale, MET). Nous avons également des accès aux grands instruments (LLB, Soleil) permettant de caractériser par diffusion de neutron ou de rayon X la structure fine des assemblages en solution ou aux interfaces

  

Dynamique des molécules et des particules dans les matrices

La dynamique des particules au sein des matrices est abordée par des approches de spectroscopie de corrélation de fluorescence couplée à l’imagerie confocale (FRET, FRAP), qui permet la mesure des fluctuations instantanées de l’intensité de fluorescence et ainsi le suivi de la diffusion des particules. Les approches par RMN bas champ nous permettent d’appréhender la mobilité des molécules d’intérêt au sein des assemblages : mesure des coefficients de diffusion, temps de relaxation T1 et T2.

L’évolution de la structure des matrices est appréhendée par le couplage de méthodes complémentaires de type microscopie confocale, diffusion multiple de la lumière (DWS) et rhéologie. Les modifications de structures induites par des contraintes de cisaillement sont également prises en compte par le biais de techniques de rhéo-optique. La relation entre la microstructure des matrices et le transport de particules est abordée par microscopie confocale en présence de nanosondes quantum dots ainsi que par des méthodes de micro-rhéologie (DWS) développées au sein de l’équipe.

  

Oxydation des lipides

L’important dispositif d’extraction et d’analyse des lipides et les méthodes spécifiques aux systèmes dispersés développées au sein de l’équipe ces dernières années nous permettent de suivre les modifications des lipides tout au long du cycle de vie des aliments. Nous nous intéressons en particulier à l’impact de la localisation et de l’organisation des lipides sur leur oxydabilité dans des systèmes dispersés. Les réactions entre les produits d’oxydation des lipides et les autres constituants des aliments tels que les protéines sont également pris en compte pour une meilleure évaluation des modifications chimiques et de leurs conséquences sur les propriétés nutritionnelles des aliments. A cette fin le développement de méthodes de screening des espèces moléculaires lipidiques (lipidomique) dans les matrices et au cours de leur digestion in vitro est en cours de réflexion.

  

Digestion in vitro

Il s’agit à terme de proposer des modèles pour prédire la dynamique et l’oxydation des nutriments dans les matrices complexes dans le tractus gastro-intestinal : transfert des molécules, diffusion des particules et cinétiques d’oxydation, pour modéliser in fine la bioaccessibilité et la réactivité des nutriments dans le tractus. Dans ce cadre nous avons collaboré avec l’Unité GMPA pour le développement d’un digesteur instrumenté en continu qui permettra de moduler les conditions de la digestion et notamment les cinétiques d’apparition des différents fluides digestifs : transferts, vidange entre les différents compartiments, cinétique d’apport des enzymes, pH … . Ce dispositif va générer un grand nombre de données cinétiques qui pourront fournir des modèles mathématiques de la dynamique des systèmes complexes.

  

Stabilité et rhéologie des matrices complexes

Nous disposons d’une large gamme d’homogénéisateurs rotor-stator haute pression, de batteurs, de mélangeurs, mais aussi de membranes d’ultrafiltration et de systèmes à filtres poreux pour fabriquer tout type d’émulsions et de mousses pour des volumes de quelques millilitres à plusieurs litres. Tous les équipements pour caractériser les systèmes dispersés du point de vue de la taille des objets qu’ils contiennent sont disponibles : granulométrie laser, diffusion de la lumière, microscopie. Nous avons également un parc d’équipements en rhéologie permettant la caractérisation du comportement rhéologique de systèmes complexes hydratés depuis les solutions faiblement concentrées à des gels forts. Nous possédons également un équipement de rhéo-optique autorisant le suivi par microscopie d’objets sous cisaillement.

La rhéologie des matrices complexes

Au sein de l’équipe "Interfaces, systèmes dispersés", des recherches concernant les propriétés d’hydrogels ou de solutions de...
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