Projet de recherche P5/03 (Action de recherche P5)
La chimie est qualifiée de supramoléculaire lorsqu'elle contribue à la mise en place d'assemblages de molécules par l'intermédiaire de liaisons non-covalentes. Ce sont les caractéristiques structurales des molécules, voire des particules, impliquées qui contrôlent la spécificité des auto-assemblages formés à l'échelle soit du nanomètre (chimie nanoscopique), soit du micromètre (chimie mésoscopique).
Le but de ce projet est de développer de nouvelles méthodologies conduisant à de nouveaux systèmes, de comprendre la logique qui pousse à la formation de structures bi- et tri-dimensionnelles, de développer des méthodes et outils qui permettent d'analyser, de stimuler et de manipuler des structures supramoléculaires afin d'en exploiter les propriétés spécifiques. Ce réseau ambitionne de poursuivre l'étude des différents aspects de la chimie supramoléculaire en relation étroite avec la chimie organique et la chimie-physique, la catalyse, la chimie des polymères et la chimie biomimétique. Les maîtres mots du projet sont : systèmes supramoléculaires résolus au niveau moléculaire, auto-organisation, dimensionnalité, chiralité, réactivité et hypersélectivité. Comparé au projet précédent (phase IV), l'accent est mis sur de nouveaux aspects émergents, comme les aspects biomimétiques, et sur les domaines les plus prometteurs dégagés antérieurement. Au cours de la phase IV, une collaboration fructueuse s'est développée entre partenaires possédant une expertise, tant expérimentale que théorique, complémentaire. En conséquence, les travaux de recherche, propres aux quatre disciplines précitées, seront traités par des partenaires rompus à mettre en commun leur expertise scientifique et leurs ressources techniques et instrumentales.
La démarche, appliquée dans le domaine de la chimie organique et de la chimie physique, repose sur l'approche "bottom-up" des structures organiques et hybrides organiques/inorganiques de fonctionnalité accrue, selon des méthodologies théoriques et expérimentales améliorées. En particulier, des structures dendritiques, des matériaux photoniques, incluant des systèmes "band gap" et des oligomères conjugués, seront développés. L'interaction de ces matériaux avec des polymères et des biomatériaux sera également prise en compte.
Pour ce qui concerne la catalyse supramoléculaire, l'effort de recherche sera poursuivi en catalyse supramoléculaire hypersélective, avec une attention toute particulière portée aux aspects spécifiques de la biocatalyse. La démarche intégrée, présidant au développement de solides supramoléculaires, à leurs propriétés d'adsorption et à la modélisation de leur comportement cinétique, sera généralisée et étendue à des matériaux catalytiques de porosité accrue en combinaison avec des réactifs de plus grande taille. Les sites actifs seront également modélisés. Le fil conducteur des activités est la transposition des concepts de chimie supramoléculaire et de biochimie à la catalyse hétérogène et à la biocatalyse, afin de développer de nouveaux catalyseurs supramoléculaires, hétérogènes et sélectifs et de comprendre, à l'échelle moléculaire, les raisons de leur sélectivité. Le réseau possède toute l'expertise requise pour atteindre les objectifs fixés, y compris la modification d'enzymes dans une direction prédéterminée.
Le premier objectif des travaux relatifs à la chimie des polymères est l'amélioration constante du contrôle de la synthèse de structures toujours mieux définies bien que toujours plus complexes et plus difficiles à réaliser. Le second objectif général vise à développer et à exploiter la connaissance des phénomènes d'auto-association des (co)polymères afin de fabriquer des nanostructures sur demande. Chaque fois que nécessaire, ces structures seront modifiées localement (en surface ou non) par des réactions chimiques capables de leur conférer des propriétés spécifiques (magnétiques, électriques, possibilité de reconnaissance spécifique et de détection,…). Les fonctions spécifiques de ces nano-objets seront testées, comme telles ou comme parties intégrantes d'assemblages bi- et tri-dimensionnels. La même démarche générale sera appliquée à la modification et fonctionnalisation de surfaces. L'effort de fonctionnalisation de matériaux polymères multicomposés/multiphasés sera également poursuivi.
Finalement, la recherche sera dirigée vers la modification de surface de biomatériaux et l'étude de leur interaction avec des cellules et des protéines. La croissance des cellules sur ces surfaces sera également guidée par des chemins imprimés sur celles-ci (patterning) par micro- ou nanotechnologie. Recevront une attention particulière, des polymères taillés sur mesure en vue de l'ingéniérie tissulaire, des polymères biodégradables, des hydrogels, des composites polymères, des systèmes biocéramiques et des molécules bioactives. Des polymères cationiques vecteurs en thérapie génique, des assemblages supramoléculaires par complexation de polyélectrolytes, des marqueurs spécifiques du DNA, la technologie des membranes incluant l'arrimage moléculaire ("molecular docking") seront étudiés et développés en interaction étroite avec les autres tâches.
