Caractérisation de nanosctructures utilisables comme hôtes de réactions enzymatiques par diffusion de neutrons aux petits angles (sans) et modélisation Percus-Yevick

Abstract

L’optimisation d’un procédé industriel de biocatalyse en milieux nanostructurés, transformant alcool en aldéhyde pour l’obtention d’arômes naturels, passe nécessairement par une étude des systèmes ternaires : eau/surfactant/alcool (aldéhyde ou cétone). Les systèmes qui nt fait l’objet de cette étude sont du genre microémulsions directes (riches en eau), formulés à partir d’un surfactant nanionique polyoxyéthyléné (C₁₂E₂₃ ou Brij-35), d’eau et d’alcool aliphatique primaire saturé de l’éthanol à l’héptanol-1 (ou d’aldéhyde analogue). La diffusion de neutrons aux petits angies (SANS) combinée avec d’autres techniques (tensiométrie, densimétrie et détermination d’activité enzymatique) ont été utilisées dans la caractérisation de la nanostructure des systèmes étudiés. Après avoir étudié le système binaire Brij-35/D₂O pour différents taux massiques de surfactant (Ps) et effectué une variation de contraste sur le système à Ps=0,5%, la CMS du BRIJ-35, son volume spécifique ainsi que le nombre d’agrégation ont été atteints. Ensuite, nous sommes passés aux systèmes ternaires BRIJ-35/DO/Alcool primaire aliphatique (C₂-C₇) : une classification en fonction de la longueur de chaîne de l’alcool incorporé a été établie et deux corrélations ont été mises en évidence : la première s’établit entre nanostructure et longueur de chaîne de l’alcool et la seconde entre nanostructure et activité enzymatique est comparé à celui de leurs alcools analogues auprès de l’SDS comme surfactant, puis auprès du Brij-35 dans le cas des aldéhydes. Enfin, pour les systèmes binaires Brij-35/D₂O et les systèmes ternaires Brij-35/D₂O/alcool (du butanol-1 à l’héptanol-1), les spectres obtenus en SANS ont été modélisés par résolution numérique de l’équation intégrale Percus-Yévick en adoptant le modèle "core/shell" ellipsoïdal pour la micelle. Pour le système ternaire incorporant le pentanol-1, le coefficient de partage de l’alcool a été déterminé par une expérience de mesure des échos de spin en RMN, son injection dans le calcul a permis de confirmer la validité du modèle.