La polyéthylèneimine trouve de nombreuses applications dans des produits tels que : détergents, adhésifs, agents de traitement de l’eau et cosmétiques. En raison de sa capacité à modifier la surface des fibres de cellulose, la PEI est employée comme agent de résistance à l’humidité dans le processus de fabrication du papier. Il est également utilisé comme agent de floculation avec des sols de silice et comme agent chélateur capable de complexer des ions métalliques tels que le zinc et le zirconium. Il existe également d’autres applications très spécialisées du PEI :
BiologieEdit
Le PEI a de nombreuses utilisations en biologie de laboratoire, notamment pour la culture de tissus, mais il est également toxique pour les cellules s’il est utilisé en excès. La toxicité se fait par deux mécanismes différents, la perturbation de la membrane cellulaire conduisant à la mort cellulaire nécrotique (immédiate) et la perturbation de la membrane mitochondriale après internalisation conduisant à l’apoptose (retardée).
Promoteur d’attachementEdit
Les polyéthylèneimines sont utilisées dans la culture cellulaire de cellules à faible ancrage pour augmenter l’attachement. Le PEI est un polymère cationique ; les surfaces extérieures des cellules chargées négativement sont attirées par les plats enduits de PEI, facilitant des attachements plus forts entre les cellules et la plaque.
Réactif de transfectionEdit
Le poly(éthylèneimine) a été le deuxième agent de transfection polymère découvert, après la poly-l-lysine. Le PEI condense l’ADN en particules chargées positivement, qui se lient aux résidus anioniques de la surface cellulaire et sont amenées dans la cellule par endocytose. Une fois dans la cellule, la protonation des amines entraîne un afflux de contre-ions et une baisse du potentiel osmotique. Il en résulte un gonflement osmotique qui fait éclater la vésicule, libérant le complexe polymère-ADN (polyplex) dans le cytoplasme. Si le polyplex se défait alors l’ADN est libre de diffuser vers le noyau.
Perméabilisation des bactéries gram négativesEdit
Le poly(éthylèneimine) est également un perméabilisateur efficace de la membrane externe des bactéries gram négatives.
Capture du CO2Edit
La polyéthylèneimine linéaire et ramifiée a été utilisée pour la capture du CO2, fréquemment imprégnée sur des matériaux poreux. La première utilisation du polymère PEI dans la capture du CO2 a été consacrée à l’amélioration de l’élimination du CO2 dans les applications de vaisseaux spatiaux, imprégné sur une matrice polymère. Ensuite, le support a été remplacé par le MCM-41, une silice hexagonale mésostructurée, et de grandes quantités de PEI ont été retenues dans ce que l’on appelle le « panier moléculaire ». Les matériaux adsorbants MCM-41-PEI ont conduit à des capacités d’adsorption du CO2 plus élevées que le PEI en vrac ou le matériau MCM-41 considérés individuellement. Les auteurs affirment que, dans ce cas, un effet synergique se produit en raison de la dispersion élevée du PEI dans la structure poreuse du matériau. Suite à cette amélioration, d’autres travaux ont été développés pour étudier plus en profondeur le comportement de ces matériaux. Des travaux exhaustifs ont été consacrés à la capacité d’adsorption du CO2 ainsi qu’à la sélectivité d’adsorption CO2/O2 et CO2/N2 de plusieurs matériaux MCM-41-PEI avec des polymères PEI. De plus, l’imprégnation de PEI a été testée sur différents supports tels qu’une matrice en fibre de verre et des monolithes. Cependant, pour une performance appropriée dans des conditions réelles de capture post-combustion (températures douces entre 45-75 °C et présence d’humidité), il est nécessaire d’utiliser des matériaux de silice thermiquement et hydrothermiquement stables, tels que le SBA-15, qui présente également une mésostructure hexagonale. L’humidité et les conditions réelles ont également été testées lors de l’utilisation de matériaux imprégnés de PEI pour adsorber le CO2 de l’air.
Une comparaison détaillée entre le PEI et d’autres molécules contenant des amines a montré une performance d’excellence des échantillons contenant du PEI avec les cycles. De plus, seule une légère diminution a été enregistrée dans leur absorption de CO2 lors de l’augmentation de la température de 25 à 100 °C, démontrant une forte contribution de la chimisorption à la capacité d’adsorption de ces solides. Pour la même raison, la capacité d’adsorption sous CO2 dilué était jusqu’à 90% de la valeur sous CO2 pur et aussi, une haute sélectivité non désirée vers le SO2 a été observée. Dernièrement, de nombreux efforts ont été faits afin d’améliorer la diffusion du PEI au sein de la structure poreuse du support utilisé. Une meilleure dispersion du PEI et une plus grande efficacité du CO2 (rapport molaire CO2/NH) ont été obtenues en imprégnant un matériau PE-MCM-41 inclus dans un gabarit plutôt que les pores cylindriques parfaits d’un matériau calciné, selon une méthode décrite précédemment. L’utilisation combinée d’organosilanes tels que l’aminopropyl-triméthoxysilane, AP, et le PEI a également été étudiée. La première approche a utilisé une combinaison d’entre eux pour imprégner des supports poreux, obtenant une cinétique d’adsorption du CO2 plus rapide et une plus grande stabilité pendant les cycles de réutilisation, mais pas de rendement plus élevé. Une nouvelle méthode est la « double-fonctionnalisation ». Elle est basée sur l’imprégnation de matériaux préalablement fonctionnalisés par greffage (liaison covalente d’organosilanes). Les groupes aminés incorporés par les deux voies ont montré des effets synergiques, permettant d’obtenir des absorptions élevées de CO2 jusqu’à 235 mg CO2/g (5,34 mmol CO2/g). La cinétique d’adsorption du CO2 a également été étudiée pour ces matériaux, montrant des taux d’adsorption similaires à ceux des solides imprégnés. Il s’agit d’un résultat intéressant, compte tenu du plus petit volume de pores disponible dans les matériaux doublement fonctionnalisés. Ainsi, on peut également conclure que leur plus grande absorption et efficacité de CO2 par rapport aux solides imprégnés peut être attribuée à un effet synergique des groupes amino incorporés par deux méthodes (greffage et imprégnation) plutôt qu’à une cinétique d’adsorption plus rapide.
Modificateur de faible fonction de travail pour l’électroniqueEdit
La poly(éthylénimine) et la poly(éthylénimine) éthoxylée (PEIE) ont été montrées comme des modificateurs de faible fonction de travail efficaces pour l’électronique organique par Zhou et Kippelen et al. Elles pourraient universellement réduire la fonction de travail des métaux, des oxydes métalliques, des polymères conducteurs et du graphène, etc. Il est très important qu’un polymère conducteur à faible fonction de travail, mis en solution, puisse être produit par la modification du PEI ou du PEIE. Sur la base de cette découverte, les polymères ont été largement utilisés pour les cellules solaires organiques, les diodes électroluminescentes organiques, les transistors à effet de champ organiques, les cellules solaires pérovskites, les diodes électroluminescentes pérovskites, les cellules solaires à points quantiques et les diodes électroluminescentes, etc.
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