Comportement des nanoparticules de silice en milieu biologique ...

tel-00836093, version 1 - 20 Jun 2013
Chapitre 4 : Diffusion des nanoparticules de silice dans un hydrogel de collagène
particules négatives sont celles qui diffusent le moins. Pour les particules positives, les
particules les plus grosses diffusent en nombre moins important que les particules plus petites.
Ces résultats traduisent une différence d’interactions des particules avec le matériau, la charge
de surface négative semblant favoriser ces interactions. Ceci peut s’expliquer par la charge du
collagène dans les conditions étudiées. Bien qu’on soit proche du pH correspondant au point
isolélectrique du collagène (Li 2009), il existe des sites chargés positivement et orientés vers
l’extérieur de la triple hélice (Venugopal 1994) qui permettent aux nanoparticules négatives
de s’adsorber.
4.2.1.2 Etude des cinétiques de diffusion des particules
Pour aller plus loin dans l’analyse de ces courbes, nous avons modélisé la diffusion et obtenu
des coefficients de diffusion (tableau 4.1) qui permettent de comparer les cinétiques de
diffusion des différentes particules. Ces coefficients résultent de l’ajustement manuel des
courbes obtenues par simulation aux points expérimentaux. Le programme de résolution
numérique des équations régissant le système ne tient pas compte de l’ensemble des
phénomènes concomitants et ne permet pas de modéliser correctement la fin des courbes. La
détermination des coefficients de diffusion a donc été faite par ajustement avec les points
expérimentaux de début de courbes. On constate que les particules Si+200 diffusent un peu
plus vite que les particules Si+60 mais la différence reste faible. De même, les particules de
10 nm de diamètre diffusent légèrement plus vite que les particules plus grandes. Enfin, il ne
semble pas y avoir de différence significative entre les coefficients de diffusion des particules
Si+10 et Si-10. Il semble donc que la taille (dans une gamme de diamètre entre 10 et 200 nm)
et la charge de surface des particules modifient peu la vitesse de diffusion des particules au
sein d’un gel de collagène à 3 mg/mL.
Par ailleurs, les gels étant constitués essentiellement d’eau, on peut calculer, pour
comparaison, les coefficients de diffusion des nanoparticules dans l’eau à 37°C en utilisant la
relation de Stokes-Einstein (figure 4.6). On constate que pour les particules de 10 nm et 60
nm de diamètre, le coefficient de diffusion mesuré dans le gel est similaire à celui des
particules dans l’eau. Par contre pour les particules de 200 nm de diamètre, le coefficient dans
le gel est environ 20 fois plus élevé que dans l’eau.
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