Génie Physique

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Edward Sacher

Interfaces ● Surfaces ● Nanoparticules ● Biomédecine


Edward Sacher, professeur associé de génie physique, est spécialisé en chimie et physique des surfaces et interfaces.

Plus précisément, des couches minces et nanoparticules, métalliques et polymériques.

 

Fiche d'expertiseGoogle ScholarCourrielTél. (514) 340-4711 poste 4858

Mieux connaître les interactions surfaciques, pour mieux utiliser les couches minces et nanoparticules

Le prof. Sacher possède une forte expertise, industrielle ainsi qu’académique, dans l’analyse de surfaces à partir de la spectroscopie photoélectronique de rayons-X (X-ray photoelectron spectroscopy, XPS). Ces travaux s’intègrent dans l’adhérence de nanoparticules et couches métalliques à divers substrats, ayant applications industrielles importantes. Plus précisément, à la caractérisation de l’interface métal-substrat. Il a notamment proposé que des spectres XPS des nanoparticules métalliques soient composés des pics composants symétriques (il était convenu depuis longtemps que les spectres de métaux de transitions obtenus par XPS étaient asymétriques.) Il a montré que l’asymétrie provient d’une superposition de pics mineurs selon différentes propriétés électroniques et réactions chimiques associés aux métaux utilisés. Dans ses recherches pour caractériser ces nanoparticules et couches minces, il utilise diverses techniques comme la XPS, mais aussi la microscopie à transmission électronique, spectrométrie de masse à temps de vol et microscopie à force atomique.

Ses recherches ont démontré qu’il est possible d’extraire plusieurs informations avec ces expériences (structures chimiques et morphologie de la nanoparticule, interaction avec le substrat, état électronique) et, plus spécialement, les substrats à base de graphène. Il travaille donc à relever plusieurs défis technologiques sur les nanoparticules. On peut nommer, par exemple, les caractérisations surfacique et volumétrique des nanoparticules de l’alliage de fer et platine (déposée sur le graphite pyrolytique fortement orienté), potentiellement utilisables en stockage de données par voie magnétique, voire même biomédecine.

Photomicrographies en microscopie électronique à transmission de NP de Ruthénium

Études complémentaires pour la biomédecine

L’équipe du prof. Sacher possède une expertise dans l’étude de nanoparticules destinées à la biomédecine. Ils font, entre autres, état de travaux sur la réponse de lignées humaine cellulaires face à des nanoparticules d’oxyde de fer. Ces nanoparticules sont, par ailleurs, super-paramagnétiques (magnétique, mais manque l’interaction magnétique entre nanoparticules en l’absence d’un champ magnétique externe) et utilisées dans l’imagerie médicale, le relâchement de médicaments et l’immunologie. Ces études complémentaires sont nécessaires car, pour la biomédecine, ces structures doivent être biocompatibles, non toxiques et «intelligentes», afin de bien redistribuer le médicament à l’endroit choisi dans le corps humain, en bonne quantité (i.e., pro-drogues). Des études précliniques soutiennent, par ailleurs, la nécessité de qualifier au mieux leur innocuité (interactions protéines-nanoparticules, par exemple).

Plus globalement, cette voie d’application a l’avantage de réduire la quantité de médicaments à prodiguer au patient pour le soigner, tout en exposant qu’une infime partie de l’organisme à des traitements pouvant engendrer des effets secondaires délétères. Ces études peuvent être menées avec des techniques biochimiques de numérotation de cellules vivantes (MTT), concentration de protéines (Test de Bradford) ou d’identification (spectrométrie de masse MALDI-TOF). Enfin, toutes les propriétés impliquées dans l’application des nanoparticules super-paramagnétiques en biomédecine semblent être dépendantes des groupements chimiques à la surface de la nanoparticule et de la composition des protéines cellulaires avec lesquelles ils interagissent.

À terme, il est prévu, par exemple, de mettre sur le marché des nanoparticules «vectrices» de médicament distribuées  dans le gaz inhalé.

Photomicrographies en microscopie électronique à transmission de nanoparticules d'oxydes de fer superparamagnétiques (Fe3O4)