Ces cellules hydrostatiques permettent de comprimer un échantillon à des pressions de plusieurs centaines de MPa (< 1 GPa) c’est pourquoi on les désigne comme « basse pression » par comparaison aux autres cellules. Lors du traitement HP, l’échantillon est placé dans une enceinte haute pression remplie d’un fluide transmetteur de pression (FTP) (généralement de l’eau). L’échantillon est le plus souvent conditionné dans un emballage flexible étanche pour éviter tout contact avec ce fluide. L’enceinte est ensuite fermée par une culasse monobloc. La pression est générée à l’aide d’une pompe haute pression hydropneumatique ou manuelle et transmise au FTP (Figure 1). Le maintien sous pression ne demande aucune énergie supplémentaire. La montée et le relâchement de pression peuvent être contrôlée.
Les enceintes hydrostatiques ont des volumes variables allant de quelques millilitres à plus de 500 L dans le cas d’installations industrielles (Figure 2).
L’enceinte HP et le FTP peuvent être thermostatés par circulation d’un fluide caloporteur dans un serpentin creusé dans la frette de l’enceinte HP, et qui est refroidi ou chauffé par un thermostat/cryostat externe.
Dans ce type de cellules, la pression et la température sont généralement mesurées de façon très précise à l’aide de capteurs. La pression maximale atteinte va essentiellement dépendre du FTP utilisé et est en général inférieure au GPa alors que la température peut couvrir la gamme -20 / + ~80°C.
Ces cellules peuvent également être adaptées sur des instruments de laboratoire type spectrophotomètre UV/vis, de Fluorescence, RMN. Dans ce cas leur volume est de l’ordre de quelques millilitres et l’échantillon est alors placé dans une cuvette en quartz ou dans un tube spécifique (Figure 3).
Ces cellules sont généralement utilisées en laboratoire pour des études « in situ » dans le domaine de la biologie et de la biochimie (interactions protéines-ligands, protéines-membranes, inactivation des micro-organismes à froid, nucléation, agrégation des protéines, etc.), et en industrie pour la stabilisation des aliments.
Bien que la pression maximale soit limitée, ces systèmes permettent de récupérer les échantillons traités par HP pour des analyses post-traitement.
Des cellules spécifiques sont également développées pour des mesures in situ de diffusion de neutrons aux petits angles (SANS). L’utilisation de la haute pression associée à cette technique de caractérisation structurale est en effet un outil puissant pour étudier la structure des protéines et sonder leurs états de repliement et d’oligomérisation. Plus d’informations sur le site du LLB.
Figure 2 : Appareil HP Nova Swiss 6 litres 600 MPa [de 5 à 50 °C]. Vitesses de pressurisation et dépressurisation contrôlées.
ONIRIS 2019.
Figure 1 : Schéma du pilote haute pression/basse température (société ACB) et positionnement d’un échantillon sur la culasse.
Laboratoire DYSCO (UMR IATE, Université de Montpellier).
Figure 3 : Spectrophotomètre de fluorescence « sous pression » (F = FTP, B = pompe HP manuelle) et coupe de la cellule HP adaptée.
Laboratoire DYSCO (UMR IATE, Université de Montpellier).