Élaboration de nouveaux matériaux nanocomposites antibactériens à base de nanoparticules d'oxyde de zin

Il y a de plus en plus d'interet dans l'utilisation d'emballages intelligents ou actifs capables de repondre aux demandes des producteurs et des consommateurs pour des produits plus surs, avec une duree de conservation plus longue et une qualite superieure. Les nanoparticules d'oxyde de zinc (ZnO) sont apparues comme des candidates prometteuses pour une nouvelle generation de systemes d'emballage alimentaire actif avec des proprietes antimicrobiennes. Ceci est du a leur forte activite antibacterienne contre un large spectre de microorganismes d'origine alimentaire. Le ZnO est stable dans des conditions de mise en forme exigeantes, rentable et est reconnu comme un materiau sur (GRAS) par la FDA (Food and Drug Administration). Cette these vise a developper des materiaux polymeres antibacteriens a base de ZnO par deux procedes differents qui sont le procede d'electrofilage et le revetement ainsi que l'evaluation des proprietes antibacteriennes des nanocomposites developpes.;La premiere partie de ce travail s'est interessee a l'etude de l'activite antibacterienne (AAB) des suspensions de nanoparticules de ZnO pures et de silice mesoporeuse dopee au ZnO (ZnO-UVM-7) ainsi que celle des nanofibres electrofilees contenant ces nanoparticules. Les proprietes antibacteriennes ont egalement ete evaluees en termes de concentration minimale inhibitrice (CMI) et de concentration minimale bactericide (CMB) en presence de certains pretraitements (sterilisation et vibrations ultrasonores). La morphologie des nanofibres developpees a ete analysee par microscopie electronique a balayage (MEB), et la quantite de nanoparticules contenue dans les nanofibres a ete analysee par analyse thermogravimetrique (ATG). L'activite antibacterienne des nanofibres d'acide polylactique (PLA) a ete evaluee par la methode dynamique selon la norme ASTM E2149 contre une bacterie a Gram-negatif (Escherichia coli (E. coli)). Les resultats ont indique un effet dependant de la concentration sur la viabilite d'E. coli. Par ailleurs, la combinaison des vibrations ultrasonores et de la sterilisation a considerablement ameliore l'activite antibacterienne des suspensions de ZnO. Les nanofibres de PLA ont montre une morphologie fibreuse, avec un diametre moyen allant de 350 a 450 nm, et leur activite antibacterienne a ete reduite au-dessus d'une concentration seuil. La diminution de leur efficacite antibacterienne s'explique par la perte et l'agglomeration de nanoparticules de ZnO lors du procede de fabrication des nanofibres.;La deuxieme partie a examine les proprietes rheologiques des solutions de PLA utilisees dans le procede d'electrofilage et l'evaluation morphologique des nanofibres produites. En effet, l'effet des nanoparticules de ZnO, ZnO-UVM-7, SiO2 et TiO2 a ete etudie pour differentes solutions et solvants (2,2,2-trifluoroethanol (TFE) et chloroforme) de PLA pour comprendre la morphologie des nanofibres. Les resultats ont montre que les solutions de PLA et de TFE avec une faible teneur en ZnO presentaient une viscosite plus elevee que celle du PLA pur, mais montraient une valeur maximale a 3% (p/p). Une teneur plus elevee en ZnO a provoque une diminution notable de la viscosite des solutions qui a ete attribuee a la degradation du PLA. Alors qu'en presence de chloroforme, la viscosite des solutions de PLA augmentait en augmentant la teneur en ZnO. Les autres nanoparticules analysees formaient des suspensions stables en presence de TFE. Un mecanisme de degradation plausible du PLA dans les solutions a egalement ete presente.;Dans la troisieme et derniere partie, une nouvelle approche simple pour enduire des films de polyethylene a basse densite (LDPE) avec des nanoparticules de ZnO a ete presentee. L'activite antibacterienne des films de LDPE a ete evaluee vis-a-vis des bacteries Gram-positif et Gram-negatif. Les tests antibacteriens ont prouve que les films enduits de ZnO presentaient une inhibition considerable contre E. coli et Staphylococcus aureus (S. aureus). Les images MEB ont montre que l'utilisation de resine de LDPE modifiee par l'anhydride maleique (LDPE-g-AM) a permis d'ameliorer la distribution des nanoparticules de ZnO sur la surface des films de LDPE, reduire la taille des agglomerats et renforcer la liaison de ZnO a la surface du film de LDPE. Les resultats ont egalement prouve que les films recouverts conservaient leur efficacite antibacterienne envers E. coli meme apres 8 mois avec un taux de reduction superieur a 99.9 %. Pour conserver une activite antibacterienne considerable, il est recommande de laminer les films enduits avec une couche de polymere pur dont l'epaisseur ne depasse pas 8 microm. Cette approche de revetement a permis d'obtenir une efficacite antibacterienne considerable des nanoparticules de ZnO qui etait totalement absente dans le cas ou les nanoparticules de ZnO etaient melangees avec le polymere a l'etat fondu.