Mouvement brownien d'une micelle polymérique près d'une membrane biologique modèle

Comprendre les interactions douces est important pour la conception de nouveaux dispositifs destinés à interagir avec des systèmes biologiques, comme dans les domaines de la biomédecine et de la robotique souple. Plus particulièrement en biologie, l'endocytose est l'un des processus les plus importants, où l'absorption de substances par une cellule vivante se produit à travers sa membrane plasmique, régie par des mécanismes biophysiques et biochimiques complexes. D'énormes efforts de recherche ont émergé au cours de la dernière décennie pour développer des transporteurs de médicaments afin de transporter des médicaments vers des cellules ciblées, où le transporteur, qu'il s'agisse d'un colloïde dur (gold or silica) ou d'un colloïde mou (c'est-à-dire des liposomes, des micelles polymères...), doit réussir à approcher la membrane cellulaire et à la traverser. Une description exhaustive de l'interaction du transporteur de médicaments avec la membrane cellulaire devrait inclure la dynamique le long du chemin d'interaction. Pour simplifier le problème, nous avons considéré une interaction passive d'origine mécanique (où les contributions electrostatic et chimiques sont négligeables). Une grande partie de ce travail de thèse a été consacrée à l'étude des propriétés de transport d'une nanoparticule souple (micelle polymère) à proximité d'une membrane biologique modèle (membrane lipidique) séparée par différentes distances. Des simulations mésoscopiques utilisant un modèle de dynamique des particules dissipatives ont été effectuées pour examiner l'impact de la distance de la micelle par rapport à la membrane sur le mouvement brownien de la micelle le long des directions parallèles et perpendiculaires pour différentes tailles de micelle. Lorsque la micelle est suffisamment proche du membrane (la distance par rapport à la membrane équivaut à deux fois son rayon de giration), les mesures numériques ont montré que, pendant une plage de temps plus courte que l'échelle de temps de diffusion, de sorte que la micelle reste assez proche de sa position initiale, son déplacement quadratique moyen (MSD) présente un comportement différent le long des directions parallèles et perpendiculaires. D'une part, le mouvement de la micelle devient rapidement subdiffus dans la direction normale et son excès de MSD dans cette direction suit celui d'une nanoparticule près d'une membrane élastique. Ce comportement subdiffus commence autour du temps caractéristique (cintrage) auquel la part