Des nanosondes bio- et éco-compatibles pour l'imagerie multifonctionnelle du vivant

par Cédric Rouxel

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Mireille Blanchard-Desce.

Soutenue en 2011

à Rennes 1 .


  • Résumé

    Les techniques d'excitation multiphotonique connaissent aujourd'hui un développement important lié aux nombreux avantages qu'elles offrent pour de nombreuses applications, en termes de sélectivité, de localisation et de profondeur de pénétration notamment. C'est le cas des techniques de microscopie multiphotonique qui ouvrent la voie à une imagerie biologique plus "douce" et plus performante, mais nécessitent des marqueurs fluorescents efficaces et bio-compatibles. Certains quantum dots inorganiques possèdent des brillances à deux photons élevées, mais sont constitués de métaux lourds toxiques. L'approche tout-organique développée dans ce travail, qui repose sur le confinement d'un grand nombre de fluorophores sur des plates-formes dendrimériques phosphorées non toxiques, a permis d'obtenir une large variété de nano‑objets extrêmement brillants. Il est possible de moduler leur couleur de fluorescence en changeant la nature du fluorophore greffé, mais nous montrons également que le transfert d'énergie de type FRET peut constituer une alternative intéressante pour décaler vers le rouge l'émission de ces nano-objets. Enfin, dans une dernière partie, nous avons développé des nanosondes hydrosolubles de complexité croissante (monochromophiques, multichromophoriques, hétérochromophoriques à transfert d'énergie). L'enfouissement des fluorophores au sein de l'enveloppe dendrimérique permet de limiter les effets négatifs de l'eau sur leur brillance, et ces nanodots hydrosolubles ont pu être utilisés avec succès en imagerie multiphotonique in vivo. Enfin, des tests préliminaires montrent l'absence de toxicité de ce type de sondes et confirment leur biocompatibilité.

  • Titre traduit

    Soft organic nanoprobes as a biocompatible and ecofriendly alternative to quantum dots for bioimaging


  • Résumé

    Quantums dots are very popular luminescent nanoparticles, made from semi-conductors (such as CdSe), which can be used both in classical fluorescence imaging and in multiphotonics, but which contain toxic heavy metals such as cadmium. Our approach, which aims at substituting these toxic components with organic biocompatible elements, relies on the confinement of a large number of organic fluorophores within spherical nano-objects of controlled size and structure, by grafting them on the surface of a non-toxic dendrimeric architecture. This strategy is highly modular and a large variety of organic nanodots of various sizes, colors and kinds (neutral, charged…) can be prepared for specific applications. As compared to “hard” nanoparticles such as quantum dots, nanodots are “soft” objects with discrete, fully controlled and reproducible structures. Their emission color does not depend on their size, but only on the nature of their constituting chromophores. Several series of nanodots have been synthesized, and exceptionally bright “soft” nanoparticles of few nanometers in diameter have been obtained, with quantum yields larger than 50%, molar extinction coefficients up to 7 106 M-1 cm-1 and two-photon absorption cross-sections up to 6 104 GM, often outperforming the best quantum dots. The modularity of the concept was exemplified by tuning the fluorescence color, by varying the core geometry, and by synthesizing water-soluble nanodots, the efficiency of which was demonstrated in multiphoton imaging on living animal.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (254 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Rennes I. Service commun de la documentation. Section sciences et philosophie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TA RENNES 2011/12
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