Application of surface characterisation by X-ray photoelectron Spectroscopy (XPS), Time of Flight –Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS), Static Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS), electron Energy Loss Spectroscopy (EELS), Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic force miccorscopy (AFM) and Transmission Electron Microscopy (TEM) to understand the mechanisms of antimicrobial protection of textiles modified by suface treatments

Ce travail de thèse s’inscrit dans la partie caractérisation d’un projet collaboratif ayant pour objectif d’élaborer des textiles antimicrobiens pour différents domaines d’application, en particulier les domaines de la santé et de l’agroalimentaire. La démarche analytique a consisté à combiner différentes techniques d’analyse de surface (techniques microscopiques (SEM, AFM, TEM) et spectroscopiques (XPS, ToF-SIMS, SIMS, EELS)) avec des analyses microbiologiques pour aider à la compréhension des mécanismes de protection antimicrobienne des textiles traités. Les agents antimicrobiens, l’argent et le Poly HexaMéthylène Biguanide (PHMB), ont été déposés respectivement par plasma (PVD / PECVD) et par foulardage. Les contraintes liées aux domaines d’application des textiles étudiés (implants herniaires et vêtements professionnels) ont été prises en compte (respectivement, quantité minimale de l’agent antimicrobien et résistance au lavage industriel). Malgré certaines contaminations inhérentes à des procédés industriels, les analyses de surface se sont révélées être un ensemble d’outils essentiel au développement des procédés (qualité du dépôt, influence des conditions de dépôt, influence du lavage). Selon les domaines d’application, l’analyse à très haute sensibilité en extrême surface et l’étude de la distribution en profondeur de l’agent antimicrobien ont été des étapes clés pour la compréhension des propriétés antimicrobiennes observées pour les dépôts, démontrant la pertinence de l’approche multi-analytique choisie dans ce travail de thèseThis thesis work concerns the characterization effort within a cooperation project aiming at developing antimicrobial textiles for various application fields, particularly health applications and food-processing industry. The analytical approach combined different surface analysis techniques (microscopy techniques (SEM, AFM, TEM) and spectroscopy techniques (XPS, ToF-SIMS, SIMS, EELS)) to microbiological tests in order to understand the antimicrobial activity of deposits at the surface of textiles. Silver and Poly Hexamethylene Biguanide (PHMB) antimicrobial agents were deposited by plasma (PVD / PECVD) and padding, respectively. Specific constraints related to the application fields (hernia implants and clothing) were considered (minimum concentration in antimicrobial agent and resistance to industrial washing, respectively). Despite some ubiquitous contamination related to industrial processes, surface analysis techniques proved to be an essential help to develop these processes (deposit quality, influence of deposition conditions, influence of washing). Depending on the application fields, high sensitivity surface analysis at the extreme surface and in-depth distribution of the antimicrobial agent were essential to understand the antimicrobial properties of the deposits, which confirms the relevance of the multi-analytical approach used in this thesis wor