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Physico-Chemical and Microfluidic Approaches Toward Engineering Oscillating and Communicating Chemical Droplets

La génération, propagation et la réception d'informations (bio/chimiques) entre les organismes individuels sont la clé de voûte de nombreux systèmes communicants intelligents et sont omniprésents dans la nature. Les colonies de lucioles synchronisent leurs flashs, et la contraction et l'expansion des muscles cardiaques sont quelques exemples parmi d'autres, où les signaux bio / chimiques générés par des sources synchronisées produisent un comportement coopératif. L'objectif final de cette thèse est de développer une plateforme fiable pour générer des réseaux de communication de liposomes, en encapsulant la réaction de Belousov-Zhabotinsky (BZ) en tant que source d'information ou un signal transmis, et d'étudier la dynamique d'un tel système. Pour atteindre cet objectif, plusieurs questions ont été abordées par une approche “bottom-up” et multi-échelle. Tout d'abord, nous avons étudié l'interaction entre des liposomes de DMPC dopés et non-dopés avec le cholestérol, l'acide myristique, tétradécylsulfate, tétradécylamine, et les espèces impliquées dans la reaction BZ en utilisant la diffusion de rayons X aux petits angles et par spectrophotométrie UV-visible. Des rangées 1D de micro-gouttelettes ont été fabriquées en encapsulant la réaction BZ en microgouttelettes au moyen de la microfluidique et la communication entre les gouttelettes adjacentes a été étudiée. Plus tard, nous avons démontré un système microfluidique facile à monter / démonter avec une conception robuste et une géométrie modulable pour générer des emulsions doubles d'eau dans l'huile dans l'eau (E/ H / O). Enfin, le comportement de ces doubles emulsions générées dans système microfluidique en utilisant des phosphoplipides comme tensioactif et du chloroforme comme phase huileuse, est rapporté. Nous avons montré, avec cette composition de la phase d'huile, que le comportement dynamique des émulsions doubles sous écoulement donne lieu à des phénomènes riches incluant la déformation et du “tip-streaming”
Computer Program, English, 2016