Synthèse et fonctionnalisation de nanobâtonnets d’or enrobés de silice AuNR@SiO2 pour des applications aux biointerfaces

Synthesis and functionalization of silica coated gold nanorod AuNR@SiO2 for biointerfaces applications

• Auteur / Autrice : Vincent Pellas
• Direction : Souhir Boujday, Michèle Salmain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 20/05/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de réactivité de surface (Paris ; 1985-....) - Institut parisien de chimie moléculaire (2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Humbert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ali Abou-Hassan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Roberta Brayner, Christophe Colbeau-Justin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sol-gel, Procédé

Spectroscopie infrarouge

Immunocapteurs

Propriétés optiques

Nanoparticules d'or

Résonance plasmonique de surface

Mots clés libres

Résonance plasmonique de surface localisée

Biocapteurs

Nanoparticules d’or

Coeur-coquille

Sol-gel

Localized surface plasmon resonance

Biosensors

Gold nanoparticle

Core-shell

Sol-gel

Résumé

Les nanobâtonnets d’or sont des particules plasmoniques présentant des propriétés optiques intéressantes. En particulier, la résonance plasmonique de surface localisée (LSPR) sensible à l’environnement local des particules, permet leur utilisation comme transducteurs de phénomènes d’interactions moléculaires. Cette propriété fait des nanobâtonnets d’or des nanostructures de choix pour la conception de biocapteurs LSPR. Dans cette thèse, nous proposons d’améliorer l’efficacité globale de ces biocapteurs en enrobant ces nanoparticules par une fine coquille de silice. Les conditions de synthèse permettant l’enrobage de nanobâtonnets par une coquille de silice homogène, d’épaisseur et de porosité contrôlée ont été réexaminées et des suspensions stables ont été obtenues tout en préservant les propriétés optiques du coeur d’or. Différentes chimies de surface ont été étudiées permettant l’immobilisation de biorécepteurs IgG, et les nanosondes formées ont permis la détection en solution d’une cible modèle : un IgG de lapin, avec une limite de détection de l’ordre du pM. La possibilité d’utiliser ces nanostructures coeur-coquille comme agents dopant pour la détection in vitro de biomarqueurs cellulaires par microscopie infrarouge est ensuite envisagée. Des résultats préliminaires concernant la caractérisation et fonctionnalisation de ces particules par des biorécepteurs IgG et une sonde moléculaire infrarouge sont présentés.

Gold nanorods are plasmonic nanoparticles with interesting optical properties. In particular, the localized surface plasmon resonance (LSPR), sensitive to the local environment of the particles, allows their use as transducers of molecular interaction phenomena. This property makes those nanostructures of interest for the design of LSPR biosensors. In this thesis, we propose to improve the overall efficiency of these biosensors by coating these nanoparticles with a thin silica shell. The synthesis conditions allowing the coating of gold nanorods by a homogeneous silica shell of controlled thickness and porosity have been re-examined and stable suspensions have been obtained while preserving the optical properties of the gold core. Different surface chemistries were studied for the immobilization of IgG bioreceptors and the formed nanoprobes allowed the detection in solution of a model target : a rabbit IgG, with a detection limit in the pM range. The possibility of using these core-shell nanostructures as doping agents for the in vitro detection of cellular biomarkers by infrared microscopy is then considered. Preliminary results regarding the characterization and functionalization of these particles by IgG bioreceptors and an infrared molecular probe are presented.