| Titre : | Nanobiotechnologie des films bioplastiques antimicrobiens |
| Auteurs : | BECHAREF Feriel Soulef, Auteur ; BELLIL Yahia, Directeur de thèse |
| Type de document : | texte imprimé |
| Editeur : | Dr. Moulay Tahar Université Saida, Faculté des Sciences Naturelles et de la Vie, 2025/2026 |
| Format : | 139 p / 29 CM |
| Accompagnement : | CD |
| Langues: | Français |
| Langues originales: | Français |
| Catégories : | |
| Mots-clés: | Nanobiotechnologie ; bioplastiques ; chitosane ; nanoparticules de ZnO ; activité antimicrobienne ; biodégradabilité |
| Résumé : |
La dépendance aux plastiques pétrochimiques a engendré une crise écologique majeure. Si
les polymères naturels (chitosane, amidon, alginate) offrent une alternative biodégradable, leur instabilité structurelle et leur sensibilité à l'humidité freinent leur utilisation industrielle. Ce travail explore comment la nanobiotechnologie peut pallier ces faiblesses.vL'objectif est de concevoir et de caractériser des bioplastiques nanocomposites renforcés par des nanoparticules de ZnO afin d'améliorer leurs propriétés physico-chimiques et de valider leur efficacité antimicrobienne face à des pathogènes. La démarche expérimentale repose sur une approche "Bottom-up" pour synthétiser des nanoparticules de ZnO par précipitation chimique. Les films sont élaborés par la méthode de coulage (casting method) à partir de diverses matrices (chitosane/gélatine, amidon/alginate). L'activité antimicrobienne est évaluée par diffusion sur disque et microdilution (CMI) contre E. coli, S. aureus et P. aeruginosa. L'incorporation de nanoparticules (particulièrement à 100 mg) agit comme un renfort structural et confère des propriétés biocides significatives. Les tests montrent des zones d'inhibition claires, confirmant que le ZnO perturbe le métabolisme respiratoire bactérien et induit un stress oxydatif. Ce travail démontre que l'intégration de nano-objets biocompatibles permet de créer des emballages actifs performants. Ces nanobiomatériaux s'inscrivent dans une stratégie d'économie circulaire en valorisant des déchets agroalimentaires. |
| Note de contenu : |
Introduction......................................................................................Erreur ! Signet non défini.
Introduction Générale .....................................................................................................1 Problématique ..................................................................................................................1 Objectif Principal.............................................................................................................1 Structure du Mémoire .....................................................................................................2 PARTIEII. ................................................................................................................................3 SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE ......................................................................................3 Chapitre I.........................................................................................Erreur ! Signet non défini. Généralités sur les bioplastiques et les polymères naturels .................................................4 Tableau 1 :Historique des bioplastiques............................................................................7 2.Terminologie des bioplastiques biodégradables, compostables et biosourcés.............8 2.1 Bioplastiques...............................................................................................................8 2.2 Bioplastiques biodégradables....................................................................................9 2.3. Bioplastiques biodégradables.................................................................................10 2.5. Bioplastiques biosourcés.........................................................................................12 3.Les bioplastiques pour l’emballage alimentaire ..........................................................13 4.Classification des bioplastiques .....................................................................................13 4.2 Exemples d’emballages alimentaires fabriqués avec des bioplastiques..............14 4.3 Bioplastiques naturels issus directement de la biomasse......................................15 4.4 Bioplastiques issus des microorganismes par fermentation microbienne ..........16 4.5 Bioplastiques obtenus par synthèse à partir de monomères renouvelables .......16 4.6 Bioplastiques pétrochimiques biodégradables......................................................16 4.6 Bioplastiques biodégradables..................................................................................17 Table des matières 4.7 Générations de bioplastiques biosourcés...............................................................17 5. Capacités mondiales de production des bioplastiques................................................18 6. Commercialisation du bioplastique..............................................................................19 7. Propriétés et caractéristiques générales des bioplastiques.........................................19 8. Applications des bioplastiques......................................................................................20 9.Avantages et inconvénients des bioplastiques..............................................................21 9.1 Avantages..................................................................................................................21 9.2 Inconvénients : .........................................................................................................21 10.Développement des bioplastiques................................................................................22 II. Les polymères....................................................................................................................22 I. Définition.........................................................................................................................22 2. Types de polymères........................................................................................................22 1.Découverte ...................................................................................................................23 1.2 - Structure chimique................................................................................................23 1.3 Disponibilité de la chitine ........................................................................................24 1.4 Désacétylation de la chitine pour obtenir le chitosane :.......................................25 1.5 Propriétés du chitosane : .........................................................................................27 1.6 Principales applications du chitosane :..................................................................29 2.Alginate :..........................................................................................................................31 2.1Composition chimique de l’alginate :......................................................................32 3.Amidon.............................................................................................................................33 3.1. Sources d’amidon....................................................................................................33 3.1.1. Pomme de terre ....................................................................................................33 3.1.2. Pain blanc .............................................................................................................34 3.1.3. Autres sources végétales......................................................................................34 3.2. Comparaison des sources.......................................................................................35 3.3. Enjeux sous-jacents à la sélection des sources d'amidon ....................................36 3.4. Structure macromoléculaire et caractéristiques physico-chimiques de l'amidon ..........................................................................................................................................36 3.5 Typologies des bioplastiques à base d'amidon ......................................................37 3.6. Amidon thermoplastique (TPS).............................................................................37 3 .7.Applications sectorielles et verrous technologiques.............................................38 Table des matières 3.Glycérol............................................................................................................................38 3.1 L'impact du glycérol en tant qu'agent plastifiant.................................................38 3.2 Analyse des propriétés mécaniques et transitionnelles.........................................39 3.3 Limites associées : Sensibilité hygroscopique........................................................39 4/ La gélatine ......................................................................................................................40 4.2. Structure et propriétés de la gélatine ....................................................................40 5. Distribution et origines de la production mondiale de gélatine.............................42 6.Le rôle de la gélatine (Dans les bioplastiques)..........................................................43 7. Utilisation de la gélatine ............................................................................................43 ChapitreII...............................................................................................................................45 Nanoparticules et nanocomposites à base de polymères naturels.....................................45 1. L'univers nanométrique : concepts et fondements.....................................................46 .2. Clarification conceptuelle et réglementaire des nanomatériaux ..............................47 3. Les nano-objets et critères de dimensionnalité ...........................................................47 4. Architecture structurelle et propriétés des nanoparticules .......................................48 5. Stratégies de synthèse des nanoparticules ...................................................................50 5.1. L'approche descendante (Top-Down) : Mécanismes et techniques physiques..50 5.2. L'approche ascendante (Bottom-Up) : Mécanismes chimiques et biologiques.51 .6. Horizons applicatifs et transversalité des nanomatériaux ........................................52 Divers domaines d’application des nanoparticules : ......................................................53 7. Les nanoparticules d'argent (AgNPs) ..........................................................................56 7.1. Définition et spécificités structurales ....................................................................56 7.2. Propriétés physico-chimiques et optiques des nanoparticules d'argent ............57 7.3. Activité biologique et mécanismes d'action antimicrobienne .............................58 7.4. Phyto-synthèse et approche éco-compatible des nanoparticules d'argent.........59 7.5. Propriétés et activités biologiques des nanoparticules d'argent.........................59 7.6. Applications industrielles et essor commercial des nanoparticules d'argent....61 7.7. Utilisation médicale des nanoparticules d'argent :..............................................62 Nanoparticules d’oxyde de zinc (ZnO) ............................................................................63 I.8.1. Généralités ............................................................................................................63 I.8.2. Méthodes biologiques de synthèse des nanoparticules de ZnO........................64 I.8.3. Applications des nanoparticules d'oxyde de ZnO .............................................64 Table des matières I.9. Techniques de caractérisation des nanoparticules (NPs) ........................................65 I.9.1SpectroscopieUV-visible ............................................................................................65 I.9.2.Diffraction des rayons X (DRX)..............................................................................65 I.9.3. Microscopie électronique à balayage (MEB). ........................................................65 I.9.4. Spectroscopie X à dispersion d'énergie (EDS).......................................................66 Les nanoparticules de cuivre L'oxyde de cuivre (CuO) NPs ........................................66 I.5.1.Définition................................................................................................................66 I.5.3. Applications de l’oxyde de cuivre : Photocatalyse :..........................................66 Matériels et méthodes............................................................................................................72 Introduction............................................................................................................................74 Objectif du chapitre...............................................................................................................74 Bioplastique à base de polymères naturelles.......................................................................74 Protocole 01 :......................................................................................................................74 Le film bioplastique a été préparé selon la méthode de coulage (casting method).......74 Protocole 02 :......................................................................................................................76 2. Préparation du film bioplastiques à base d'amidon et d'alginate de sodium...........76 Préparation des films bioplastiques nanocomposites a base des polyméres naturels et nanoparticule de ZnO : .........................................................................................................77 3.1.Synthèse des nanoparticules d’oxyde de zinc (ZnO) ................................................77 Protocole 03 :..........................................................................................................................80 3.2.Préparation des bioplastiques à base d’amidon, de chitosane et de nanoparticules de ZnO.................................................................................................................................80 Préparation des bioplastiques à base de chitosane + d’alginate de sodium + nanoparticules de ZnO ..........................................................................................................81 Protocole04 :.......................................................................................................................82 Préparation de la solution de chitosane ...........................................................................82 Conservation des bioplastiques.........................................................................................83 Évaluation de l’activité antimicrobienne des bioplastiques...............................................83 Préparation des inoculums microbiens et ensemencement............................................83 Test de l’activité antimicrobienne des bioplastiques ......................................................84 Évaluation de l’activité antimicrobienne des nanoparticules ZnO( méthode de diffusion sur disque)...............................................................................................................................85 Partie IV..................................................................................................................................89 Table des matières Résultats et discussion ...........................................................................................................89 1. Synthèse des Nanoparticules d’Oxyde de Zinc (ZnO) ................................................90 2. Lecture des valeurs d'absorbance ........................................................................91 2.1. Discussion des résultats ..........................................................................................92 3. Films Bioplastiques Simples (Protocoles 01 et 02) .................................................93 Figure 36 : Film bioplastique fomés, a : chitosane/gélatine ; b et c : Amidon/alginate .................................................................................................Erreur ! Signet non défini. 4. Nanocomposites Hybrides avec ZnONPs (Protocoles 03 et 04) .............................93 5. Evaluation de l’Activité Antimicrobienne ...............................................................94 6. Évaluation de l'Activité Antimicrobienne par microdilution sur microplaque .......95 PARTIE CONCLUSION ET PERSPECTIVES.................................................................97 Conclusion Générale : Vers une Nouvelle Génération de Biomatériaux..........................98 PARTIE ................................................................................................................................100 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES...........................................................................100 PARTIE ANNEXES ............................................................................................................122 |
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