Synthèses de nanoparticules hybrides : de nouveaux agents pour le diagnostic et la thérapie combinés

Synthesis of hybrids nanoparticles : new agents for diagnosis and therapy

• Auteur / Autrice : Brice Mutelet
• Direction : Pascal Perriat, Olivier Tillement
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 19/09/2011
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MATEIS - Matériaux : Ingénierie et Science - UMR 5510 (Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Roux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Perriat, Olivier Tillement, Stéphane Roux, Fabrice Goubard, Sylvie Begin, Mattéo Martini, Claire Billotey, Luca Maciocco
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Goubard, Sylvie Begin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Curiethérapie

scintigraphie

Siloxanes

Terres rares

Nanoparticules

Mots clés libres

Nanoparticule hybride

Nanoparticule fonctionnelle

Coeur inorganique

Structure coeur-coquille

Oxyde de lanthanide

Polysiloxane

Application biomédicale

Scintigraphie

Curiethérapie

Terre rare

Hybrid nanoparticle

Functional nanoparticle

Core-shell structure

Lanthanide oxide

Siloxane polymer

Biomedical application

Scintigraphy

Curietherapy

Inorganic core

Rare earth

Résumé

La miniaturisation des systèmes a montré qu’à l’échelle nanométrique, les matériaux possèdent des propriétés différentes de leur état massif. Aujourd'hui, la synthèse d’objets de taille nanométrique est en parfaite adéquation avec les systèmes biologiques pour des applications médicales. La possibilité pour les chimistes de combiner dans un même « nano-objet » différent types de matériaux aux propriétés complémentaires a ouvert la voie au développement de nanoparticules multifonctionnelles pour des applications biologiques. C’est dans ce domaine, en utilisant les propriétés remarquables des terres rares que le LPCML de l’Université de Lyon en collaboration avec le laboratoire MATEIS de l’INSA de Lyon a pu mettre au point des nanoparticules hybrides multifonctionnelles ayant une structure cœur/coquille en combinant un cœur inorganique d’oxyde de lanthanide protégé par une coquille organique composée de polysiloxanes. L’utilisation d’un cœur d’oxyde de terre rare permet de disposer à la fois d’outils de détection (optique avec Eu et Tb, IRM avec Gd, Dy et Ho ou en scintigraphie avec Ho) et d’agent thérapeutique avec Gd et Ho. Après avoir longuement étudié les propriétés comme agent de contraste et de thérapie par capture neutronique du gadolinium, nous nous sommes intéressés aux propriétés atomiques de l’holmium qui après irradiation neutronique émet des rayonnements  et - potentiellement intéressants pour un traitement en curiethérapie. Le travail de thèse présenté ici rend compte de l’étude réalisée d’une part sur les propriétés optiques et magnétiques de ces nanoparticules hybrides à base d’oxyde de terre rare et d’autre part sur les possibilités d’applications médicales avec l’utilisation d’holmium.

The everlasting search for the miniaturization of the processes has shown that at the nanometer scale materials exhibit different properties than from the bulk. Today, the synthesis of nano-sized objects is in perfect harmony with biological systems for medical applications. The opportunity for chemists to combine into a single nano-oject different kind of materials with complementary properties has opened the way for the development of multifunctional nanoparticles for biological applications. In this area, using the remarkable properties of rare earths, LPCML laboratory from Lyon University in collaboration with MATEIS laboratory from INSA-Lyon was able to develop multifunctional hybrid nanoparticles with a core/shell structure by combining an inorganic rare earth oxide core coated by a polysiloxane shell. The using of a lanthanide in the core enables the combination of detection tools (optical with Eu and Tb, MRI with Gd, Dy and Ho or scintigraphy with Ho) and therapeutic agents with Gd and Ho. After having studied the properties of gadolinium as a contrast and neutron capture therapeutic agent, we were interested in atomic properties of holmium after neutron irradiation which emits  and - radiations, potentially interesting for scintigraphic imaging and brachytherapy. The thesis presented here reports studies on the one hand on optical and magnetic properties of these hybrid nanoparticles and on the other hand the possibilities of medical applications by using holmium-based particles.