Biocompatible polymers for actinide decontamination

Le projet de thèse concerne le développement d'hydrogels à base de polymères originaux biocompatibles, en vue de la décontamination douce corporelle externe d'actinides. L'objectif est de préparer de nouvelles macromolécules chélatantes de radionucléides. Pour cela, différents copolymères ont été préparés, à base de poly(ε-caprolactone) (PCL) et de poly(éthylène glycol) (PEG), ou de poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm), poly(acryloylmorpholine) (PNAM) et poly(N-acryloxysuccinimide) (PNAS). Ces copolymères ont été fonctionnalisés avec des fonctions complexantes, telles que des acides carboxyliques, bis-esters phosphonés ou acides bisphosphoniques. Les copolymères à base de PNIPAAm ont formé des hydrogels thermosensibles prometteurs pour des applications cutanées. Des analyses de sorption avec plusieurs radionucléides ont été réalisées par titration calorimétrique isotherme (ITC) et par spectrométrie d’émission optique à plasma à couplage inductif (ICP-OES). Les éléments néodyme (Nd), cérium (Ce), thorium (Th) et uranium (U) ont été choisis car ils couvrent les propriétés des actinides. Les résultats obtenus montrent qu'à pH 5,5 (pH de la peau), les différents copolymères synthétisés ont de bonnes propriétés de complexation et que les bisphosphonates, qu’ils soient sous forme acides ou esters, complexent plus efficacement que les acides carboxyliques. De plus, les copolymères contenant des groupements bisphosphonates présentent des capacités de complexation plus élevées que la plupart des systèmes décrits dans la littérature pour les mêmes cations.Les différents copolymères fonctionnels synthétisés sont très intéressants pour la complexation des actinides et ceux à base de PNIPAAm, biocompatibles, pourraient être à terme utilisés pour la décontamination corporelle externe.This project deals with the development of hydrogels prepared from polymeric materials for external actinide sweet decontamination. The objective is to prepare new chelating macromolecules able to complex radionuclides. For such purpose, different copolymers were synthesized, some based on poly(ε-caprolactone) (PCL) and poly(ethylene glycol) (PEG), others based on poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm), poly(acryloylmorpholine) (PNAM) and poly(N-acryloxysuccinimide) (PNAS). These copolymers were functionalized with complexing groups, such as carboxylic, bis-esters phosphonated or bisphosphonic acids. The PNIPAAm-based copolymers led to the formation of thermosensitive hydrogels promising for skin decontamination. Sorption analyses with several radionuclides were performed by isothermal titration calorimetry (ITC) and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). The elements neodymium (Nd), cerium (Ce), thorium (Th) and uranium (U) were chosen because they cover the properties of actinides. The results obtained showed that at pH 5.5 (skin pH), the different copolymers synthesized had good complexation properties and that bisphosphonates, whether they are in acid or ester form, show better complexing properties than carboxylic acids. Additionally, the copolymers containing bisphosphonate groups had higher complexation capacities than most of the systems described in the literature for the same cations.The functional copolymers developed proved to be very valuable for the complexation of actinides and some of them (especially those based on biocompatible PNIPAAm) could possibly be used for external body decontamination