Hybrides luminescents à base de silice et de complexes d'europium silylés : de nouveaux outils d'analyse de milieux biologiques

par Adriana Pereira Duarte

Thèse de doctorat en Chimie inorganique

Sous la direction de Marie-Joëlle Menu.

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 en cotutelle avec l'Universidade estadual paulista (São Paulo, Brésil) .

mots clés

• Complexes d'Europium(III) silylés
• Nanoparticules de silice
• Hybrides organiques-inorganiques
• Incorporation
• Greffage
• Luminescence
• Biomarqueur luminescents
• Matériaux hybrides
• Luminescence
• Silice

Résumé

Ce travail décrit la synthèse, la caratérisation et l'étude des propriétés de photoluminescence d'hybrides à base de silice et de complexes d'europium(III). Ces hybrides sont ensuite organiquement modifiés pour illustrer leur application potentielle en tant que sondes ou biomarqueurs. Associer les très bonnes propriétés de luminescence des complexes de lanthanides avec les propriétés physico-chimiques d'une matrice inorganique telle que la silice est une voie prometteuse pour l'obtention de nouveaux outils d'analyse pour la biologie. La versatilité de la silice vient du fait qu'il est possible d'en modifier le cœur mais aussi la surface ainsi deux types d'hybrides ont été envisagés. Ils sont obtenus soit par greffage des complexes silylés d'europium à la surface des particules de silice, soit par incorporation des complexes pendant la synthèse de la nanoparticule en utilisant notamment la méthode de Stoeber en milieu microémulsion inverse. Ces deux voies ont été explorées dans ce travail. Les nouveaux hybrides organiques-inorganiques, obtenus dans ce travail, présentent un comportement de luminescence intéressant, indépendamment de la localisation de complexes Eu(III), c'est à dire en surface ou à l'intérieur des nanoparticules. Les hybrides obtenus ont la dimension nanométrique et le complexe est lié de façon covalente. Les analyses ont été réalisées pour décrire les propriétés de luminescence, au-delà des caractéristiques de surface et de structure. Les premiers résultats montrent que les nouveaux hybrides sont des candidats prometteurs pour leur utilisation en tant que biomarqueurs luminescents, en particulier pour l'analyse en temps résolu.

Titre traduit

Luminescent hybrids based on silica and silylated europium complexes : nex tools for analyzing biological media

Résumé

The association of the very interesting luminescence properties of the lanthanide chelates with the physicochemical properties of inorganic matrix such as silica is a promising way to obtain new probes or luminescent markers for biology analyses. In this idea, this work focuses on the preparation of new hybrid materials based on the grafting of new europium(III) complexes on silica nanoparticles. These europium complexes were developed in our group using bifunctional ligands containing both complexing and grafting sites. Intrinsic characteristic of the ligands gives us the ability to make a covalent bond between the material surface and the complex. Two different methodologies were used; the first one is the direct grafting reaction involving the complex and silica nanoparticles (i. E. Dense or mesoporous particles). The second one is the Stöber reaction, where the SiO2 nanoparticles were prepared in presence of the europium complex. The last methodology has an additional difficult, because of the presence of silylated europium complex, it needs a closer control of the physicochemical conditions. The new organic-inorganic hybrid materials, obtained in this work, present an interesting luminescence behavior and this one is depending on the localization of the europium complex, i. E. On the surface or within the nanoparticles. In addition, the obtained hybrids present the nanometric dimension and the complex is not leachable. Analyses were realized to describe the luminescence properties, beyond surface and structural characteristics. Initial results show that the new hybrids are promising candidates for luminescent biomarkers, particularly for the time-resolved analysis.