Exploration des interactions nanosurface-biologiques/environnementales par Förster resonance energy transfer des complexes de lanthanides vers les points quantiques

Probing nanosurface-environment interactions by FRET from lanthanide complexes to quantum dots

• Auteur / Autrice : Ruifang Su
• Direction : Niko Hildebrandt, Thomas Just Sørensen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 06/12/2023
• Etablissement(s) : Normandie en cotutelle avec Københavns universitet
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : établissement co-accrédité : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie organique, bioorganique : réactivité et analyse (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime ; 2000-2025)
• Jury : Président / Présidente : Xavier Franck
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Aline Nonat, Thibault Gallavardin, Chloé Grazon, Ute Resch-Genger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Aline Nonat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Immunodosage

Transfert d'énergie entre molécules fluorescentes

Thermométrie

Multiplexage (biochimie)

Terbium

Points quantiques

Mots clés libres

Points quantiques

Terbium

FRET

Assai immunologique

Multiplexage

Détection de la température

Quantum dots

Terbium

FRET

Immunoassay

Multiplexing

Temperature sensing

Résumé

En raison des propriétés photophysiques uniques des points quantiques (QD) et des matériaux de lanthanides (Ln), leur application dans le Förster resonance energy transfer (FRET) suscite un intérêt particulier pour la détection les interactions biologiques à l'échelle nanométrique et la détection de milieux biochimiques. Cette thèse se concentre sur le développement de biosenseurs pour les interactions biomoléculaires et la détection des changements de conditions basés sur le FRET de Ln vers les QD. Pour la détection représentative des cibles de protéines, un kit de bibliothèque de conjugués nanocorps-marqueurs-QD a été développée, et un essai immunologique de déplacement simplifié et sensible a été établi. La détection simultanée de plusieurs cibles étant très demandée, une méthode de multiplexage par division temporelle basée sur la FRET déclenchée en fonction du temps a été mise au point en utilisant des ADN comme analytes représentatifs. De plus, en combinant le format d'essai FRET ratiométrique avec la sensibilité à la température des QDs, un concept de détection double ADN/température a été démontré. Les découvertes de ce travail sont propices à l'extension des stratégies de FRET de Ln vers les QDs dans le multiplexage d'ordre supérieur des interactions biologiques/environnementales en sciences de la vie.

Due to the unique photophysical properties of quantum dots (QDs) and lanthanide (Ln) materials, their application in Förster resonance energy transfer (FRET) is of particular interest for nanoscale biological interactions and environmental sensing. This thesis focuses on the development of biosensors for biomolecular interactions and environmental change probing based on Ln-to-QD FRET. For representative protein target sensing, a nanobody-tag-QD conjugate toolkit was developed and a simplified and sensitive displacement immunoassay was established. Since the simultaneous detection of multiple targets is highly demanded, a time-gated FRET-based temporal multiplexing method was then developed by taking DNA as the representative analytes. Moreover, by combining the ratiometric FRET assay format with the temperature sensitivity of QDs, a DNA/temperature dual sensing concept was demonstrated. The discoveries of this work are conducive to expanding the Ln-to-QD-based FRET strategies into higher-order multiplexing of biological/environmental interactions in the life sciences.