Développement de nouveaux composites par greffage de matrices polymériques sur un polysaccharide Agar-agar : caractérisation et étude du comportement

Abstract

Cette thèse a pour objet la synt hèse et la caractérisat ion d’hydrogels intelligents formulés à partir d’agar-agar, un polysaccharide naturel, modifié par greffage avec des monomères acryliques, l’acide acrylique (AAc) et l’acrylamide (AAm) seuls ou en copolymérisat ion. Ces matériaux sont développés en vue d’applications dans les domaines biomédical et environnemental. La synt hèse, menée par polymérisat ion radicalaire, utilise le persulfate d’ammonium (APS) comme init iateur et un contrôle thermique précis. Cette approche met en lumière l’intérêt de la modificat ion chimique des hydrogels pour obtenir des matériaux dotés d’une capacité d’absorption élevée et d’une stabilité structurale améliorée. Les hydrogels synthétisés ont été caractérisés par spectroscopie infrarouge (IR), analyse thermogravimétrique (ATG), microscopie électronique à balayage (MEB) et spectrophotométrie UV-visible. Leur comportement de gonflement a été évalué dans divers milieux : eau désionisée, solution saline et fluides biologiques simulés. Les applicat ions étudiées concernent l’adsorption d’un colorant modèle cationique (bleu de méthylène) et la libérat ion contrôlée d’un ant ibiotique (amoxicilline, AMX). Les mécanismes sous-jacents ont été analysés à l’aide de modèles cinét iques et thermodynamiques afin d’optimiser les performances des matériaux. L’influence de paramètres clés comme le pH et la température a également été examinée. Les résultats indiquent que les hydrogels présentent une sensibilité au pH et à la force ionique. Le gonflement est maximal à un pH physiologique (7,4) et diminue dans des milieux plus acides ou plus concentrés en sels. La diffusion de l’eau dans le réseau polymère suit une cinét ique non fickienne. L’incorporation de l’amoxicilline par la méthode de gonflement est plus efficace pour les copolymères (AAm-co-AAc), avec une quantité chargée directement liée au pouvoir gonflant de l’hydrogel. Ces formulat ions chargées montrent une libération plus rapide et plus complète, optimale à pH 7,4, dont la cinétique est correctement décrite par le modèle de Korsmeyer-Peppas. Parallèlement, l’adsorption du bleu de méthylène est fortement dépendante du pH. Les données cinét iques s’ajustent au modèle pseudo-second ordre, et les isothermes d’adsorption suivent le modèle de Langmuir. Les hydrogels se sont par ailleurs révélés régénérables et réutilisables pour l’adsorption de colorants. En conclusion, ce travail démontre le potentiel des hydrogels à base d’agar-agar greffé pour des applicat ions duales : la dépollution des eaux usées et l’administration contrôlée de principes actifs. Il contribue ainsi à la valorisation des ressources renouvelables et au développement de solutions polymères à faible impact environnemental.