Fonctionnalisation de nanoparticules d'or par la technique couche par couche : Vers la conception de nanoparticules cytotoxiques furtives

par Grégory Schneider

Thèse de doctorat en Chimie physique

Sous la direction de Gero Decher.

Soutenue en 2005

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    Cette thèse concerne la conception de nanoparticules d’or fonctionnalisées selon la technique couche par couche, par adsorptions successives de 20 couches de polyélectrolytes alternativement chargés positivement et négativement (nanoparticules d’une dizaine de nm). Le coeur d’or des nanoparticules a été dissout par cyanurisation, résultant en la formation de nanosphères vides (creuses ?). Les différents paramètres conditionnant la fonctionnalisation (respectivement l’agrégation) des nanoparticules ont été étudiés et optimisés. L’essentielle stabilisation électrostatique des particules entraîne leur forte agrégation à force ionique isotonique. Un moyen de prévenir cette agrégation a été de stabiliser stériquement ces nanoparticules avec un copolymère hydrophile. Par la copolymérisation radicalaire de trois monomères, l’un assurant l’hydrophilie et la future stabilisation stérique des particules, un autre contenant un groupe réactif permettant le couplage covalent du copolymère avec la surface des nanoparticules et un dernier monomère couplé à un anticancéreux via un bras espaceur enzymatiquement clivable, a permis de conférer au terpolymère une mutlifonctionnalité permettant son adsorption en surface de nanoparticules d’or préalablement décorées de polyélectrolytes et de générer des nanoparticules bioactives. Par ailleurs, des tests in vitro en présence de macrophages (leucémies, monocytes) ont montré aucune internalisation des nanoparticules par les macrophages, signe d’une certaine furtivité des particules. Enfin, l’adsorption de polyélectrolytes fluorescents à différentes distances des nanoparticules d’or, a permis d’étudier les phénomènes d’extinction de fluorescence par les centres métalliques. Il a été observé que plus le fluorophore était loin du coeur métallique, moins l’extinction était importante. De même, par dissolution du support colloïdal, une exaltation de la fluorescence a été observée et a permis l’élaboration des premières nanocapsules fluorescentes.

  • Titre traduit

    Functionalization of gold nanoparticles using layer-by-layer technique : Towards cytotoxic stealth nanoparticles


  • Résumé

    Here we report that gold nanoparticles can easily be coated using Layer-by-Layer (LbL) deposition technique as the sole method with up to 20 deposited polyelectrolyte layers. The gold core has been be gently dissolved by an etching reaction with cyanide, resulting in empty (hollow?) nanospheres. Parameters influencing their functionalisation (respectively bridging flocculation) were studied and carefully optimized. Additionnaly, it has been shown that for high ionic strength of the dispersing medium, particles get aggregated due to the screening by salt of the surface charges. This problem was overcomed by the adsorption of a hydrophilic copolymer top layer. This copolymer has been synthetised by radical copolymerization of three monomers. The first monomer ensures the hydrophilicity of nanoparticles surface, the second allows the covalent LbL deposition of the terpolymer on nanoparticle and the third is biologically active and bears an anticancerous drug through a enzymatically cleavable spacer. From the functionnalisation of nanoparticles with this terpolymer, originates a huge stability of nanoparticles in isotonic buffers, even in presence of proteins like albumine. In vitro experiments in presence macrophages reveal the absence of phogocytosis by macrophages and also allows these multifunctional nanoparticles to be considered as stealthy. Another project was to take advantage from the easy construction of a high number of alternate layers on gold nanoparticles, for studying the fluororescence quenching by metallic nanocores by varying the distance between fluorophores and the core. This study reveals that higher the distance nanoparticle/fluorophore is, higher the emission by fluorescence was, also lower the quenching by the metallic core was. Additionnaly, through the dissolution of the gold core (exaltation of the fluorescence), the conception of the first fluorescent LbL-based nanocapsules has been reported.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (226 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2005;5002
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