Master 1 - IDIL Chemistry for healthcare, protection and nutrition applications

- Rappel de thermodynamique des systèmes monocomposants.

- Notions de base de thermodynamique des systèmes multicomposants. Potentiel chimique, relation de Gibbs-Duhem, variance.

- Notions sur les techniques d’analyses thermiques qui permettent la construction des diagrammes binaires/ternaires: ATG, ATD et DSC

- Construction et interprétation des diagrammes de phases binaires à partir de grandeurs thermodynamiques. Diagrammes d’enthalpie libre de Gibbs, pression et température en fonction de la composition du mélange binaire. Mélanges liquide-liquide, liquide-vapeur, solide-liquide.

- Transformation de phases : transitions de premier et deuxième ordre, points critiques. Exemples.

- L’état supercritique : définition, propriétés thermodynamiques, applications industrielles les plus étendues.

- Construction et interprétation des diagrammes de phases ternaires : variance, définitions eutectique ternaire, péritectique premier et second ordre, coupe isotherme, étude du refroidissement des alliages.

Volumes horaires* :

CM :13

TD :7

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La substitution des matériaux d’origine pétrolière est un enjeu de plus en plus important tant au point de vue technologique qu’économique. Ce module permet d’acquérir des compétences dans le domaine des agropolymères, des polymères biosourcés, des matériaux dégradables et des biocomposites. Les nouvelles voies de synthèse plus respectueuses de l’environnement seront présentées de manière à préparer des polymères dégradables synthétiques

La dégradation, la biodégradation et la recyclabilité de polymères seront également abordées

Volumes horaires* :

            CM : 11CM

            TD : 9 TD

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L’élaboration des matériaux fait intervenir de nombreux phénomènes couplés, dont certains sont liés à la nature des matériaux et à leurs propriétés intrinsèques, d’autre aux procédés mis en œuvre lors des opérations de transformations de la matière et/ou de l’énergie. La morphogénèse est donc le fruit de mécanismes interdépendants, couplés, dont les cinétiques relatives vont conduire à une structure ou une autre. La maîtrise et le contrôle de ces mécanismes couplés requiert une bonne connaissance de la dynamique de transformation des matériaux eux-mêmes ainsi qu’une description précise des phénomènes de transfert, transport mis en œuvre dans le procédé. L’intégration dans l’environnement réactif sera abordée en fin d’UE.

Volumes horaires* :

            CM : 11

            TD : 9

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Les peptides et protéines sont constitués d’enchainement de résidus d’amino-acides leur conférant des propriétés particulières. Leur fonctionnalité dépend de leur séquence et donc des fonctions chimiques qu’ils portent, et est également grandement modulée par leur structure. En plus de la synthèse conventionnelle de peptides, des options avancées de modification fonctionnelles, des structures, et des propriétés pouvant modifier ou améliorer de manière significative les propriétés du peptide qui en résulte seront développés. Les développements significatifs biotechnologiques tant dans le domaine chimique que biologique seront abordés conduisant à large éventail d’applications dans lesquelles les peptides et protéines sont utilisés avec succès.

Volumes horaires* :

CM :15

TD :5

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L’une des grande problématique lié à l’utilisation des différents matériaux dans notre vie quotidienne est leur durabilité et donc leur dégradation. Nous aborderons dans ce cours les enjeux lié à la durabilité des matériaux (ressources, réserves, criticité des matériaux, …) ainsi que les méthodologies d’étude de la durabilité (types de vieillissements surface/volume, extrapolation temporelle, multi-échelle, combinaison d’effets, représentation expérimentale et validation industrielle). Ceci permettra ensuite de modélisé la cinétique du vieillissement à partir de différents modèles.

Les différents types de dégradation touchant les polymères seront ensuite analysés.

Enfin le vieillissement de différents types de matériaux sera illustré par différentes études de cas concrets (bétons, céramique, métaux et élastomère).

Volumes horaires* :    11h CM :

                                    9h TD

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Connaissance des grandes familles de polymères utilisés dans le domaine biomédical.

1) Spécificité des polymères pour applications biomédicales et grandes familles de polymères utilisés

2) Description des familles d’applications

3) Discussion sur la notion de synthèse et relation structure/propriétés/cahier des charges

Volumes horaires* :

CM :  15 H

TD :   5 H

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Cette unité d’enseignement est dédiée à la présentation des matériaux et nanomatériaux destinés à une utilisation dans le domaine biomédical (imagerie, thérapie, implants, etc.). Il s’agit de donner une image représentative des problématiques de la santé où les matériaux et nanomatériaux jouent un rôle indispensable dans le diagnostic, la thérapie, et le bien-être. Les stratégies de développement des matériaux et nanomatériaux du futur seront également abordées.

Les prérequis pour l’élaboration de matériaux pour la santé et leurs comportement/interaction avec un organisme vivant seront explicités. Des exemples de matériaux et nanomatériaux inorganiques (nanoparticules inorganiques, divers matériaux pour les implants…), organiques (polymères, liposomes, etc.) et d’origine biologique utilisés en tant qu’agents de contraste pour divers types d’imagerie, en tant qu’agents thérapeutiques, ou en tant qu’implants seront présentés.

L’UE comporte des enseignements dispensés en cours magistraux et en travaux dirigés. 

Volumes horaires* :

            CM : 11

            TD : 9

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Cette unité d’enseignement est dédiée à la présentation des matériaux et nanomatériaux inorganiques destinés à une utilisation dans le domaine biomédical (imagerie, thérapie, implants). Cette UE est l’approfondissement des connaissances acquises dans l’UE HAC930C (Développement des matériaux pour la santé). Il s’agit de développer les problématiques de santé et les matériaux et nanomatériaux inorganiques dans le diagnostic, la thérapie et le bien-être. Les stratégies de développement des matériaux et nanomatériaux inorganiques du futur basées sur la théragnostique et la multifonctionalité, et les matériaux intelligents seront également abordés.

L’UE comporte des enseignements dispensés en cours magistraux, et en travaux dirigés. Un projet en groupe sur l’étude (théorique) d’un matériau ou de nanomatériaux inorganiques pour la santé sera proposé aux étudiants

Volumes horaires* :

            CM : 11

            TD : 9

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Les matériaux membranaires se divisent usuellement en deux familles que sont d’une part les membranes polymères, et d’autre part les membranes inorganiques (ou céramiques). Chacune de ces familles constituera une partie de cette UE. La première partie sera consacrée à la conception de membranes polymères. Dans cette partie, nous aborderons principalement les techniques de préparation par inversion de phase (NIPS, VIPS, TIPS) avec une ouverture sur la recherche et l’innovation (SNIPS, aquaporine…). En complément, seront décrits les additifs (notamment les agents porogènes et hydrophilisants), qui jouent un rôle important dans les approches par inversion de phase, et seront présentées les différentes voies de modifications chimiques des membranes post-synthèses. La seconde partie sera consacrée à la conception de membranes inorganiques. Dans cette partie, nous présenterons d'une part les procédés en voie humide, à savoir les principales méthodes de dépôt de films liquides (dip-coating, spin-coating, pulvérisation, tape-casting, sérigraphie-sérigravure) et de dépôt à partir de solutions (procédés électrolytiques ou chimiques) ou de suspensions (électrophorèse, Langmuir-Blodgett), et d'autre part les procédés en voie sèche (techniques PVD (évap. et pulvé.), techniques CVD (thermique, PECVD et ALD), MBE, traitement de surface). Enfin, comme illustration des deux familles de membranes, nous traiterons d'études de cas sur des applications membranaires, dans le domaine de l'emballage notamment.

Volumes horaires* :

            CM : 11h

            TD : 9h

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Understanding of screening techniques for bioactive molecules, and more generally in vitro tests used to measure a biological event in the perspective of drug discovery or diagnosis.

1) Pharmacological and biophysical fundamentals describing a biological event, target of biological tests:

2) Biological tests for the development of medicines or diagnostics

3) Applications, case studies, critical analyses.

Volumes horaires* :

CM : 15 H

TD : 5 H

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Cette UE abordera les principales technologies membranaires conventionnelles en milieux liquide et gaz. Concernant le milieu liquide, seront principalement décrites les technologies baromembranaires telles que la microfiltration, l'ultrafiltration, la nanofiltration et l'osmose inverse mais aussi celles reposant sur des gradients de potentiel électrochimique (électro désionisation) ou de température (distillation membranaire). En complément, la perméation gazeuse et la pervaporation pour la séparation des gaz et/ou vapeurs seront également présentées. Pour toutes les technologies, la question du choix des matériaux membranaires adaptés sera abordée et des exemples représentatifs de domaines d’utilisation appropriés (en lien avec les problématiques environnementales et énergétiques actuelles) seront donnés.

Volumes horaires* :

            CM : 11h

            TD : 9h

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Cette unité d’enseignement est dédiée à l’approfondissement des bases de chimie organique et de chimie de coordination vues en L3 et à l’acquisition de notions liées à l’ingénierie moléculaire et en chimie moléculaire. L’UE comporte des enseignements dispensés en cours magistraux et travaux dirigés. Les étudiants travailleront en amont de certains cours et travaux dirigés avec des documents de cours fournis permettant que les enseignements en cours et en TD puissent leur permettre d’être pleinement acteurs de la formation, de comprendre les notions présentées ainsi que les compétences à acquérir. Le programme de progression et les activités seront proposés. Pour les étudiants qui n’ont pas vu les bases élémentaires de la chimie de coordination et de la chimie organique, les documents seront mis à disposition.

Chimie de coordination : L’enseignement abordera les différents aspects des complexes de métaux de transition et des lanthanides, des matériaux moléculaires (complexes polynucléaire et polymères de coordination ayant de structures étendues (MOFs, etc.)) ainsi que leurs propriétés et applications. Les aspects structuraux, la description de la liaison, les propriétés, ainsi que les aspects liés à la stabilité et la réactivité seront abordés. Un accent sera mis sur l’effet de complexation et sur la stabilité des complexes des métaux, des lanthanides et des actinides avec certains ligands en vue d’applications dans les domaines biomédical (imagerie et thérapie), de la décontamination (domaine nucléaire), etc. Les propriétés électroniques (relaxivité, magnétisme) et optiques (absorption, luminescence) de ces complexes seront abordées et mises dans le contexte des applications dans divers domaines, tel que l’imagerie, l’électronique, les capteurs, etc.

Chimie Organique : L’enseignement s’appuie sur les connaissances acquises en Licence et abordera au travers d’une étude raisonnée les principaux mécanismes réactionnels de la chimie organique et permettra de donner un socle commun à l’ensemble des étudiants du Master Chimie. Les principaux processus (substitution, addition, élimination, transposition…) et leurs caractéristiques essentielles et applications aux séquences mécanistiques seront examinés. Ce cours doit permettre à l’étudiant de disposer d’outils généraux d’analyse des mécanismes (ioniques, radicalaires, concertés) pour appréhender ces mécanismes dans leur variété.

Volumes horaires* :

CM : 13 H

TD : 7 H

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Il est indispensable à l’heure actuelle de concevoir des produits  respectueux de l’environnement tout au long de leur cycle de vie. Il est communément admis qu’au fur et à mesure des étapes de fabrication d’un produit, les choix techniques se rétrécissent et les possibilités de réduire les impacts environnementaux s’amoindrissent d’autant. C’est donc dès le départ, c’est-à-dire à la conception du produit, qu’il faut intégrer l’environnement.

La méthode est basée sur l’analyse de vie d’un produit. Elle tient compte de facteurs comme :

• Le choix des matériaux et matières premières
• Les technologies mises en œuvre lors de la fabrication, de l’utilisation, de l’entretien du produit et lors de son traitement en tant que déchet.
• La durée de vie du produit et la possibilité de valoriser les matières en fin de vie (recyclage, etc.).
• L’analyse du comportement des utilisateurs.

Volumes horaires* :

            CM :11h

            TD :9h

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Connaissance des limitations associées à l’administration d’un principe actif (solubilité, biodisponibilité, …).

Descriptif général des systèmes enzymatiques impliqués dans la biotransformation des nutriments et composés exogènes.

Descriptif des principaux modes de passage membranaire et systèmes de transports des biomolécules fondamentales (sucres, amino-acides, nucléosides…).

Exemples de conception de prodrogue(s) et de bioprécurseur(s).

Volumes horaires* :

CM :  15 H

TD :   5 H

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