Doctorat (H/F) : entraînement de gels colloïdaux anisotropes par filtration sous ultrasons (ANR TRAINGE

Sujet de thèse :
Ce projet vise à étendre le concept d'entraînement des verres aux gels, un domaine relativement peu exploré jusqu'à présent. Nous supposons que les gels colloïdaux et macromoléculaires présenteront des réponses uniques à l'entraînement, ce qui pourrait conduire à de nouvelles propriétés structurelles et mécaniques, telles qu'une résistance accrue, une élasticité réduite ou une anisotropie induite.

Description du sujet de thèse :
1) Entrainement de gel colloïdaux anisotropes par l’action combiné de la filtration et des ultrasons :
Dans des travaux précédents, une structure orthotrope typique à trois couches qui ressemble à l'organisation du cartilage articulaire a été obtenue lors de l'action combinée de la filtration frontale (FU) et des ultrasons (US) sur une suspension aqueuse de nanocristaux de cellulose (CNC), en une seule étape de traitement (Pignon et al. 2024, Bosson et al. 2025) : une première couche composée de CNC dont le directeur est aligné parallèlement à la surface horizontale de la membrane, une deuxième couche isotrope intermédiaire et une troisième couche de CNC dont le directeur est orienté verticalement dans le sens de propagation de l'onde US. Un autre point intéressant mis en évidence est qu'à partir d'une concentration initiale de 10 % en poids, l'effet combiné de la FU et des ultrasons a permis d'atteindre une concentration en CNC très élevée (59 % en poids) près de la surface de la membrane avec une organisation cholestérique.
Cette nouvelle phase a structuration orientée et à un niveau de concentration élevée de 59 % en poids, n’est pas atteignable par simple mélange de CNC dans l'eau. Ainsi l’entrainement induit par les procédés couplés de FU/US sur ce type de gels colloïdaux anisotropes de type cristaux liquides, devrait permettre de développer de nouveaux matériaux concentrés présentant des organisations cholestériques spécifiques. Il sera alors très intéressant d'étudier les relations entre les changements structuraux sous écoulement de ces systèmes cholestériques concentrés et leur comportement viscoélastique en faibles déformation ainsi que l'évolution des contraintes hors d'équilibre sous écoulement de cisaillement ou d’élongation.

2) Application à la culture cellulaire et à l'ingénierie tissulaire : élaboration d'hydrogels orthotropes à base de CNC par filtration frontale, ultrasons suivis d'une fixation par durcissement UV ou acidification.
L'objectif de cette partie est de développer des hydrogels tridimensionnels pour la culture cellulaire ou l'ingénierie tissulaire. Grâce à de nouvelles méthodes de traitement combinant un procédé innovant d'ultrafiltration/ultrasons (UF/US) et la photopolymérisation UV ou l’acidification, appliqués à la fin du procédé de FU/US, nous développerons des hydrogels cellulosiques multicouches, composés de CNC de PEGDA ou d’alginate. L'enjeu consistera à étudier en détail la résistance aux forces de cisaillement,
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