Greffage « sur »Etude du greffage de PTFALL et PBLG sur un squelette PS modifié. Observation de la structuration à l’état solide.

Pour la synthèse de copolymères hybrides greffés au laboratoire, la voie de synthèse par greffage « sur », c’est-à-dire la préparation de copolymères hybrides par l’assemblage de segments vinyliques et polypeptidiques préformés, a été testée. A priori, cette méthode a de multiples avantages, en terme de facilité de mise en œuvre, de contrôle du taux de greffage, ou encore de richesse d’architecture possible… Elle paraît simple et modulable, par la possibilité d’ajouter plusieurs types de greffons bien caractérisés par exemple. Par son mécanisme « normal » (cf. Chapitre 1III.1.2 -), la polymérisation par ouverture de cycle de NCA confère une terminaison amine primaire aux chaînes polypeptidiques en croissance. Les polypeptides peuvent être considérés comme monofonctionnels à leur extrémité N-terminale. Cette étude vise à utiliser cette fonctionnalité –NH2 dans une réaction de greffage sur un squelette fonctionnel à travers un protocole opératoire simple. La fonction anhydride maléique a été choisit comme fonction chimique complémentaire. La réaction entre une amine primaire et une fonction anhydride est connue pour être quantitative à température ambiante.[19] La Figure 4-2 schématise le cas idéal de synthèse par greffage « sur » d’un copolymère greffé hybride.

L’objet de ce chapitre est le greffage de chaînons courts d’homopolypeptides PTFALL30 et PBLG30 sur un PS fonctionnalisé. Le greffage a été testé sur un squelette PS contenant 8 % (en mole) de fonctions anhydride maléique. L’étude de la réaction de greffage est réalisée par SEC. Les PTFALL30 et PBLG30 présentent la particularité de se structurer en hélice-α, nous sommes particulièrement intéressés par la structuration en phase solide des copolymères greffés correspondants. En effet, la littérature montre que les segments polypeptidiques ont une grande influence sur la structuration des matériaux (cf. Chapitre 1 II.1). Les blocs structurés en hélice-α peuvent imposer la morphologie, par formation de domaines de polypeptides où les hélices sont associées parallèlement en domaines monocouches.

Dans la première partie de ce chapitre, le greffage de PTFALL30 sur PS-co-Anh, et l’étude de la structuration du copolymère greffé obtenu, sont rassemblés dans un projet d’article. En complément, les expériences et résultats cités mais non-présentés dans l’article, sont donnés et commentés immédiatement après. Les résultats concernant les tentatives de greffage de PBLG30 et la structuration des copolymères greffés correspondants sont donnés dans la deuxième partie de ce chapitre. Afin d’éviter les répétitions, l’essentiel des manipulations et des détails de conditions expérimentales – applicables pour le PTFALL mais aussi pour le PBLG – sont donnés dans l’article. Pour une lecture plus aisée, le lecteur est invité à lire le projet d’article avant la partie consacrée au greffage de PBLG.

The synthesis and solid state structuration of a hybrid graft copolymer containing polypeptide grafts are presented. We outline the synthesis of poly(ε-trifluoroacetyl-L-Lysine) (PTFALL) chains by the NCA polymerization and their subsequent grafting “onto” a functionalized PS backbone. The polypeptide N-terminus –NH2 functions directly react on maleic anhydride functions on the PS backbone, without need of coupling agent or activation. The full synthesis procedure was followed by SEC. TEM observations of the solid state graft copolymers revealed a thin microphase separation. The matrix seems to be arranged into co- continuous morphology with interconnected domains of polystyrene and PTFALL.

Hybrid copolymers attract increasing interest as they combine the properties of both synthetic and polypeptidic fragments inside of the same macromolecule. These materials mix the self-assembling of block or graft copolymers with the functionality and the ability of polypeptides to form hierarchical self-assemble nanostructures. These last self-organize at nanometer scale into regular secondary structure (such as among others, α-helices and β- sheets), or tertiary and quaternary structures (micro fibrils). For instance, driven forces for the structuration of such hybrid block copolymers were reported to be not only the microphase separation due to blocks nature, but also the aggregation into rod well-packed bidimensionnal immunogenicity properties – were extensively linked to polypeptides.[8][13][14][15] As a consequence, a great development is done toward materials that can combine advantageous properties of both polypeptides and synthetic polymers (solubility, processing…), by preparation of hybrid copolymers.