Dissertationen zum Thema „Fractionnement par couplage fux-force“

La méthode de fractionnement par couplage flux-force avec gradient thermique, technique de séparation basée sur le couplage de la thermophorèse et d'un écoulement présentant un profil de vitesses non-uniforme, a été utilisée afin de tenter de mettre en évidence l'existence d'une migration thermophorétique d'une suspension (particules de silice de 3 æm de diamètre). Une étude théorique a permis de définir des conditions expérimentales permettant de limiter les effets gravitationnels et hydrodynamiques. L'observation d'une différence de temps d'élution avec ou sans gradient thermique conduit à affirmer l'existence de la thermophorèse de particules microniques. L'influence des paramètres opératoires (concentration, débit, gradient thermique, nature des particules) sur la rétention a été étudiée. Une approche méthodologique spécifique a été développée pour estimer la mobilité thermophorétique des particules en fonction de leur nature et du liquide vecteur
Field flow fractionation with thermal gradient is a separation technique which involves both thermophoresis and a non uniform flow profile. The technique was utilized in an attempt to evidence the thermophoretic migration of silica particles (mean diameter 3mm). From a theoretical study the experimental conditions were determinated in such a way to minimize gravitation and hydrodynamics effects. A difference in elution times was observed that prompted to assess the thermophoresis of micrometer size paticles. Experimental parameters (concentration, flow rate, thermal gradient, particle size, particule type) were thoroughly investigated. A methodological approach to estimate the thermophoretic mobility of particles with size, type and driving liquid was carried

La methode de fractionnement par couplage flux force (fff) est une famille de techniques basee sur la distribution de particules ou molecules, sous l'action d'un champ externe, dans l'epaisseur d'un canal. La fff par sedimentation est caracterisee par l'utilisation soit de la gravite terrestre soit d'une force centrifuge comme champ externe. Le but de ce travail a porte sur la recherche de nouvelles solutions pour l'amelioration de l'instrumentation existante en fff par sedimentation et d'etudier les mecanismes d'elution de particules d'origine biologique : globules rouges et toxoplasma gondii. La premiere partie du memoire presente d'une part un etat bibliographique des modeles d'elution et des methodes et conditions experimentales et d'autre part un descriptif de l'appareillage utilise en fff par sedimentation. Le second chapitre porte sur la definition des conditions experimentales pour l'etude particuliere des modeles biologiques (globules rouges) et la validation des instruments que nous avons modifies. Dans le troisieme chapitre, nous avons etudie le mecanisme d'elution des globules rouges. Il apparait que les globules rouges sont elues selon le mode sterique et inertiel. Il ressort egalement de cette etude que les parametres physiques tels que la taille, la densite et la forme des erythrocytes sont des facteurs importants dans le processus de leur elution. La derniere partie de ce rapport presente une application de la fff par sedimentation pour la separation d'un parasite. Il est montre qu'il est possible d'isoler t. Gondii, agent de la toxoplasmose, des autres constituants de l'ascite de souris infectees. Nous avons egalement montre qu'a densite egale, la fff par sedimentation trie selon la taille.

La technique de fractionnement par couplage flux-force avec gradient thermique (fff thermique) est une technique de fractionnement et de caracterisation de macromolecules. Dans cette technique, un gradient de temperature est applique perpendiculairement a la direction d'un ecoulement de poiseuille. Le temps de sejour d'une substance injectee dans le canal fff thermique depend de la masse moleculaire et de la nature de la substance injectee, du gradient de temperature applique et de la nature du liquide qui s'ecoule dans le canal. Nous avons etudie l'effet du gradient de temperature sur l'ecoulement. L'application du gradient induit une variation de la viscosite et de la conductivite thermique du solvant ainsi que du coefficient de diffusion et du coefficient de diffusion thermique de la substance injectee en fonction de la position transversale dans le canal. Cette etude nous a permis de se rapprocher, autant que faire se peut, des conditions reelles dans lesquelles se deroule les separations. Les resultats de cette etude nous ont amene a degager une procedure qui permet de determiner les coefficient soret et les coefficients de diffusion thermique d'un polymere connaissant sa retention dans un canal de fff thermique. Nous avons ensuite utilise cette procedure pour etudier une multitude de polymeres de differentes natures: des homopolymeres organosolubles et hydrosolubles, des copolymeres de differentes structures et compositions. Cette etude a permis la determination des coefficients de diffusion thermique des polymeres organosolubles, donnee rare dans la litterature. Nous avons aussi montre que, sous certaines conditions, il est possible de fractionner des copolymeres en fonction de leurs composition par fff thermique

: L’une des méthodes qui consiste à optimiser la production d’hydrocarbure est basée sur l’injection d’eau, viscosifiée par addition de polymères de type polyacrylamides, afin d’améliorer l’extraction de pétrole (RAH). Or, les propriétés viscosifiantes des polymères dépendent de leurs masses molaires. L’enjeu de ce travail de thèse a donc été de mettre en place de nouvelles méthodes pour la détermination de larges distributions en masses molaires et de grande dispersité, caractéristiques propres aux échantillons d’intérêt industriel dans le domaine pétrolier. La stratégie d’analyse retenue repose sur la chromatographie d’exclusion stérique (CES) et le fractionnement par couplage flux force (A4F) couplés à la diffusion de lumière et à la réfractométrie. Des polymères modèles ont été synthétisés par un procédé de polymérisation par transfert de chaîne réversible par addition fragmentation (RAFT/MADIX). Cela a permis d’obtenir des polymères dans une gamme de masses molaires comprises entre 103 et 107 g/mol et avec une dispersité inférieure à 1,4. Via l’utilisation de ces polymères, les performances et limites des deux méthodes séparatives investies ont été évaluées. Les conditions opératoires en A4F ont été déterminées et cette méthode s’est avérée être adaptée à l’analyse de polymères industriels distribués sur 3 décades de masses molaires. Au delà de l’analyse dimensionnelle, le couplage avec l’A4F a également permis une analyse conformationnelle
One method for optimizing the production of hydrocarbon is based on the injection of water, viscosified by the addition of polymers such as polyacrylamides, in order to enhance the oil extraction (EOR). The viscosifying properties of polymers depend on their molecular masses. The aim of this thesis was therefore to develop new methods for determining wide molecular mass distributions and high dispersity, which are specific characteristics of samples of industrial interest in the oil sector. The analytical strategy used is based on size exclusion chromatography (SEC) and flow field flow fractionation (A4F), coupled to light scattering and refractometer. Model polymers were synthesized by a polymerization process by reversible addition fragmentation chain transfer (RAFT/MADIX). This allowed to obtain polymers in a range of molar masses between 103 and 107 g / mol and with a dispersity lower than 1.4. Through the use of these polymers, the capabilities and limitations of the two separation methods invested were evaluated. The A4F operating conditions were determined and this method has proved to be adapted to the analysis of industrial polymers distributed over 3 decades of molecular masses. Beyond the dimensional analysis, A4F-based coupling also allowed conformational analysis

Les methodes de fractionnement par couplage flux-force (f. F. F. ) sont caracterisees par la distribution differentielle dans l'epaisseur d'un canal de faible epaisseur, de molecules ou de particules, sous l'action d'un champ externe applique perpendiculairement a la grande surface du canal. La f. F. F. De sedimentation utilise comme champ externe soit la gravite terrestre soit une force centrifuge. Le but de ce travail est d'apporter des solutions innovantes en vue de l'amelioration des prototypes de f. F. F. Existants, et d'etudier les conditions d'elution de particules d'origine biologique. Le premier chapitre de ce memoire traite des aspects theoriques de la separation par fractionnement flux-force. Le deuxieme, aborde les applications de la f. F. F. Et plus particulierement celles qui relevent du domaine des sciences de la vie. La troisieme partie insiste sur l'importance de la prise en compte des interactions particules/paroi afin d'optimiser les performances de separation de l'appareillage, et presente les tests a mettre en uvre afin de qualifier les prototypes de f. F. F. Realises. Enfin le quatrieme chapitre est consacre a l'etude de l'impact des proprietes physico-chimiques d'une population cellulaire multipolydisperse (erythrocytes) sur les conditions d'elution, ainsi qu'a l'etude in situ de la cinematique des globules rouges, marques au 9 9 mtc, en fonction de leur condition d'injection.

L’utilisation de la technique de Fractionnement par couplage Flux Force de Sédimentation (SdFFF) dans le domaine de l’oncologie et particulièrement de la neuro-oncologie s’inscrit dans l’étude de la dynamique de populations complexes (ostéosarcome, neuroblastome) et des phénomènes de différenciation et d’apoptose. Ces applications reposent sur le concept novateur de "cellulomique" basé sur le couplage de l'efficacité du tri cellulaire par SdFFF et de la caractérisation des propriétés biologiques de sous-populations d’intérêt. Une première approche de la SdFFF concernant le suivi de phénomènes biologiques a été menée sur les amidons. Leur dégradation enzymatique par des amylases représente l'une des plus importantes réactions mises en œuvre dans l'industrie agroalimentaire. Les travaux réalisés sur l'amidon de riz et de blé ont montré une corrélation entre la cinétique de dégradation et l'évolution des profils d'élution de l'amidon (fractogrammes). La collection de fraction a également permis d’établir une corrélation entre la variation des propriétés biophysiques des particules éluées (taille, densité) et le mécanisme de réactions enzymatiques. Ainsi après cette étape de calibration, la SdFFF apparaît comme un outil permettant, par le simple enregistrement des fractogrammes, le suivi de réactions biologiques telle que l’induction de l’apoptose des cellules cancéreuses 1547 (ostéosarcome humain) traitées par un agent apoptotique d’origine végétale, la diosgénine. La SdFFF a également permis l’isolement de cellules pré-apoptotiques. Ce tri cellulaire, rapide (quelques minutes), sans marquage et de grande sélectivité améliore ainsi la spécificité et la sensibilité des tests biologiques utilisés pour l’étude des mécanismes impliqués au cours de l’apoptose. Après le suivi d’évènements biologiques, le tri de sous-populations d’intérêt, le troisième point d’application de la SdFFF en oncologie a consisté à l’exploration de l’écologie de la population cellulaire IMR-32 (neuroblastome humain). Deux phénotypes de cellules neuroblastiques ont été isolés et ont permis la compréhension de la cinétique de différenciation et de la relation qui existe entre les cellules neuroblastiques immatures et les cellules fibroblastiques différenciées au sein de cette lignée. Enfin ces phénotypes isolés ont servi de modèles d’étude pour tester les effets d’agents apoptotique, la diosgénine et différenciant, la rosiglitazone dans le but de trouver des stratégies thérapeutiques efficaces sur ces cancers fortement résistants aux thérapies actuelles
The use of the Sedimentation Field Flow Fractionation (SdFFF) technology in the field of oncology, and particularly in the neuro-oncology registers, is now implicated in the study of the dynamics of complex populations (osteosarcoma, neuroblastoma) and differentiation or apoptosis phenomena. These studies lie on the new concept of “cellulomic” based on the hyphenation of SdFFF cell sorting and the biological characterization of interesting sub-populations. The first approach of SdFFF was performed with the monitoring of biological events in starch populations. Enzymatic starch granule amylosis is one of the most important reactions in food and pharmaceutical industrial processes. Studies on wheat and rice starches demonstrated a correlation between fractogram changes and enzymatic hydrolysis. These results showed the interest in coupling SdFFF sub-population sorting with particle size measurement methods to study starch size/density modifications associated to hydrolysis. After this first step of calibration, SdFFF proved to be a fast, practical and specific method to monitor biological events. This was extend to the study of diosgenin (plant steroid) induced apoptosis of 1547 osteosarcoma cells. Moreover, SdFFF was used, for the first time, to perform the isolation of pre-apoptotic cells. This pre-apoptotic sub-population which is in an early stage of apoptosis could be used as cellular model for the study of diosgenin induced apoptotic kinetics. This fast, tagless and very selective method also increases specificity and sensibility of biological tests used to study apoptotic mechanisms. After the monitoring of biological events, the sorting of specific sub-populations of interest, the third SdFFF application in oncology consisted in the study of the ecology or the phenotypical relationship in the complex IMR-32 cell line, used as a model of neuroblastoma. These cell lines have a great clinical and biological heterogeneity which affects response to treatmant and patient outcome. For the first time, two phenotypes of neuroblastic, N-type, cells have been sorted by SdFFF, and allowed the understanding of differentiation kinetics and the relationship which exists between N-type and differentiated, S-type, cells. Finally, these isolated phenotypes were used as cellular models to test specific responses to apoptotic inducers, Fas ligand or diosgenin and differentiating inducers, retinoic acid or rosiglitazone in order to find new effective therapeutic strategies for these tumors actually resistant to chemotherapies

Le développement d’un prototype de colonne de séparation en fibre creuse exploitant les concepts de fractionnement par couplage flux-force à champ hydrodynamique asymétrique a été réalisé à partir de composants disponibles sur le marché. L’outil biocompatible, est intégré à une unité de chromatographie liquide où il remplace les colonnes classiques et a été utilisé pour l’étude de la rétention et la séparation de produits d’origine biologique. Le concept a été validé pour l’analyse de populations cellulaires (J. Chromatogr. B 901 (2012) 59-66) et pour la séparation de protéines. Un des points majeur de la Thèse réside dans la mise en place d’une méthodologie originale de détermination de la position de focalisation. Trois chapitres constituent le corps de la Thèse : chapitre 1 : Instrumentation et séparations cellulaires, chapitre 2 : Focalisation théorie et validation expérimentale, chapitre 3 Applications à la séparation de protéines
A hollow fiber flow field flow fractionation system is set up from commercially available material. The system is biocompatible and was integrated into a classical HPLC system, simply replacing the classical column. The concept has been validated for cellular separations and analyses (J. Chromatogr. B 901 (2012) 59-66 ), and for protein separations. One of the most critical part of the Thesis is linked to the innovative theoretical and methodological determination of the initial focalization position of the sample. The corpus of the thesis is developed in three chapters: chapter 1: instrumentation and cell separations, chapter 2 focalization theory and experimental validation, chapter 3 protein separations applications

Les nanotubes de carbone (CNT) de par leurs propriétés exceptionnelles sont devenus l’objet d’une recherche et d’un développement intensifs, et des multinationales comme des industries de pointe en ont fait leur priorité en terme de production et d’utilisation. Pour mieux maîriser et optimiser leurs propriétés et leurs applications, il est essentiel de les caractériser physico-chimiquement. En effet leurs propriétés, leurs applications et leur devenir dans l’environnement sont intimement liés à leurs tailles, leurs charges et leurs comportements dans un milieu donné. Il est admis qu’il y a un manque considérable d’outils analytiques permettant une caractérisation suffisament exhaustive des CNT dans un échantillon donné. C’est afin d’apporter des réponses à ces questions que cette thèse a été réalisée. Elle a eu pour objectif de développer et d’optimiser des méthodes basées sur l’association de techniques de fractionnement par couplage flux-force (« Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation » et « Cyclical Electrical Field Flow Fractionation ») avec différents détecteurs comme l’UV-Vis et la diffusion de lumière (MALS) pour la caractérisation des nanotubes de carbone dispersés en milieu aqueux. A travers la l’évaluation des performances analytiques (en termes de justesse et de reproductibilité), les potentialités des différentes méthodologies développées dans ce travail de thèse et la pertinence des résultats obtenus qu’elles permettent d’obtenir ont été démontrées
The unique properties of Carbon Nanotubes (CNT) make them the subject of intensive research and development, and some companies such as high-tech industries have made them their priority in terms of production and use. To better understand and optimize their properties and applications, it is crucial to characterize them according to different physicochemical parameters. Indeed, their properties, applications and environmental fate are intimately linked to their sizes, charge and behavior in a given medium. It is recognized that there is a considerable lack of analytical tools and comprehensive study allowing to characterize CNT in a given sample. This work has been performed to provide answers to these questions. It aimed to develop and optimize methods based on hyphenation of Field Flow Fractionation techniques (Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation and Cyclical Electrical Field Flow Fractionation) to different detectors such as UV-Vis and light scattering (MALS) for the characterization of carbon nanotubes dispersed in aqueous media. The evaluation of the analytical performances (accuracy and reproductibility) allows the potentialities of all of the methods developed in this work as well as the relevance of the results that they give to be demonstrated

Les colloïdes naturels ont une place prépondérante dans les processus environnementaux. Ils peuvent être des vecteurs de polluants et jouent un grand rôle dans les cycles biogéochimiques des éléments. L’étude des colloïdes est pendant longtemps restée confidentielle et peu développée du fait d’un manque d’outils analytiques adaptés. Les travaux menés durant cette thèse concernent le développement de conditions analytiques pour l’analyse et le fractionnement par As-Fl-FFF (Asymmetrical Flow- Field Flow Fractionation) de deux grandes familles de colloïdes naturels : les nanoparticules et les acides humiques. Cette technique de fractionnement est associée à plusieurs détecteurs : Ultraviolet/Visible et à diffusion de la lumière (MALLS). Le suivi et la quantification des éléments associés aux colloïdes durant le fractionnement ont également été rendus possibles grâce au couplage avec le spectromètre de masse à couplage inductif (ICP-MS). Enfin, une approche originale combinant fractionnement physique des colloïdes d’un lixiviat de décharge et spéciation de l’étain associé aux différentes fractions colloïdales a également été réalisée. Cette approche a permis de montrer la potentialité et l’importance d’une prise en compte de la phase colloïdale lors d’analyses environnementales
The role of colloids is crucial in environmental processes. They can control the transport of chemical pollutants and play a major role in biogeochemical cycles. Despite colloids are known for a long time, they remain often neglected in environmental studies due to the lack of convenient analytical tools. This work concerns the development of analytical conditions for the analysis and the fractionation of two main natural colloid populations (nanoparticles and humic acids) by As-Fl-FFF (Asymmetrical Flow-Field Flow Fractionation). This fractionation tool is associated to several detectors as Ultraviolet/Visible and Multi-Angle Laser Light Scattering (MALLS). Monitoring and quantification of trace elements were also performed thanks to the hyphenation with an Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (ICP-MS). Finally an original approach combining colloidal fractionation of a landfill leachate and chemical speciation of tin associated to its different colloidal fractions was realised. This new approach has shown the potentiality and the importance of colloidal consideration in environmental studies

The particle separation in field flow fractionation (FFF) is based on the combined action of a carrier liquid flowing through a thin, ribbonlike channel and an external field applied perpendicularly to the channel. The particle size range that can be separated is very broad ranging from a few nanometers to 100 µm, covering the entire colloidal, polymeric and even most of the micron particle domain. Sedimentation field flow fractionation (SdFFF) operating at multi gravitational field is the separating technique used in this research work. This thesis describes the further evaluation and development of SdFFF systems. A field programmed separation is explored in size analysis of colloidal suspensions such oxide and soot particles. A fast hyperlayer separation of latex micron particles is also performed using channels of reduced thickness which aims are to reduce the channel void volume, dilution factor, as well as elution time and mobile phase consumption. Furthermore, a detection technique called optical multiwavelength technique (OMT) is newly introduced alone first in a study for size analysis of particle suspensions with different complexity and then in off-line hyphenation with SdFFF which promising results are of a great interest for fractionated particulate samples by FFF
Le principe de séparation par la méthode du fractionnement par couplage flux-force (FFF) est basé sur l'action simultanée de l'écoulement d'un liquide dans un canal de faible épaisseur et l'effet d'un champ externe appliqué perpendiculairement au canal. Le champ d'application de cette technique est très large avec une étendue en taille allant du submicronique à des particules de plus de 100 µm. De nouvelles améliorations et modifications instrumentales sont apportées au prototype de FFF opérant à champ multigravitationnel (SdFFF) utilisé dans ce travail de recherche. Une séparation à champ multigravitationnel programmé a été explorée dans l'analyse de taille de suspensions colloïdales diverses en taille et densité telles les particules oxydées et celles des aérosols de diesels. Une seconde séparation à effet de focalisation plane par effet de paroi a été effectuée sur des particules de latex microniques en utilisant des canaux de faibles épaisseurs visant la minimisation du volume mort, le facteur de dilution ainsi que le temps de rétention et la consommation de phase mobile. En outre, une nouvelle technique de détection optique à multi longueurs d'onde (OMT) est présentée tout d'abord séparément dans une étude d'analyse de taille de diverses suspensions particulaires et ensuite dans un couplage " off-line " avec la SdFFF. Les résultats obtenus sont prometteurs et intéressants pour l'analyse de taille des espèces particulaires fractionnées par la FFF

Grâce à leur empreinte carbone limitée, les polysaccharides constituent des alternatives aux polymères issus du carbone fossile. Ces macromolécules, généralement biodégradables, biocompatibles et très hydrophiles ont des propriétés mécaniques souvent insuffisantes pour des applications dans le domaine des matériaux de structure. En revanche, leur sensibilité naturelle à l'eau et leur biocompatibilité peuvent être mises à profit dans des applications à haute valeur ajoutée, par exemple dans des matériaux stimulables ou des matériaux à usage biomédical. Le projet vise à produire des copolymères diblocs constitués uniquement de polysaccharides en combinant la glyco-enzymologie et l'ingénierie des protéines. Le but est d'obtenir de nouvelles propriétés en associant les propriétés intrinsèques des blocs constitutifs. Ainsi, une grande partie du travail a porté sur la détermination des relations entre la structure et les propriétés d'un large panel d'alpha-glucanes de synthèse, et notamment sur le rôle du type et/ou du taux de liaisons osidiques constituant la chaîne principale ou les branchements. Cette approche a permis de cibler les blocs constitutifs de copolymères originaux. Une large gamme de techniques a été utilisée afin de caractériser la structure, le comportement des molécules en solution et des matériaux formés. Ainsi ce travail fait l'objet d'avancées majeures dans la compréhension des relations structure/conformation/propriétés des polysaccharides
Due to their limited carbon footprint, polysaccharide-based materials are attractive alternatives to fossil carbon based polymers. These macromolecules, which are generally biodegradable, biocompatible and highly hydrophilic . present mechanical properties that are still insufficient for applications in the field of structural materials or most non-food uses. However, their natural sensitivity to water and their biocompatibility can be used in applications with high added value, for example stimulable materials or materials for biomedical use. The project aims to produce diblock copolymers only consists of polysaccharides by combining glycoenzymology and protein engineering. The objective is to obtain new properties by associating the intrinsic properties of the building blocks. Therefore, much of this work has focused to determine and understand the relationships between the structure and the properties of a large panel of synthetic alpha-glucans, including the role of the type and/or the rate of osidic linkages in the main chain or in branching. This approach has made it possible to target the constituent blocks of original copolymers. A wide range of techniques has been used to characterize the structure, the behaviour of molecules in solution and the materials formed. Thus, this work is the subject of major advances in the understanding of the structure / conformation I properties relations of polysaccharides

Dans le cadre de problématiques liées à l’industrie nucléaire (stockage géologique profond, démantèlement et suivi environnemental de site), le but de cette étude a été de caractériser les interactions uranium-colloïdes grâce à une approche de fractionnement en ligne couplée à une multi-détection. Le principal avantage ici est de fournir un maximum d’informations sur la répartition de l’uranium au sein des différentes populations colloïdales. En faisant varier les paramètres-clés du protocole de lixiviation employé, différents scénarii potentiellement impliqués dans la mobilisation colloïdale de l’uranium ont été étudiés. Chacun des échantillons obtenus a ensuite été caractérisé et ainsi, la taille (masse molaire, rayon de giration et rayon hydrodynamique) et la nature ainsi que la quantité d’uranium transporté par les colloïdes mis en évidence ont été déterminées. Les mécanismes d’interaction uranium-colloïdes mis en jeu ont également été étudiés
In order to assess the fate of actinides in the environment, it is essential to identify the interactions between actinides and soil components. In the case of problems connected to the nuclear industry (deep geologic storage, dismantling and environmental monitoring of nuclear sites), the purpose of this study was to characterize the uranium-colloids interactions by on-line fractionation multi-detection methods. The main advantage here is to supply a lot of information on the uranium distribution within the various colloidal populations. By varying the keys-parameters of a batch leaching protocol, different scenarios potentially implied in the colloidal mobilization of uranium were studied. Each sample collected was also characterized and their size (hydrodynamic and gyration radius), their nature as well as the uranium concentration carried by colloids were determined. The mechanisms of the uranium-colloids interactions were also studied

Ce travail fait le point sur les techniques de couplages entre les méthodes de chromatographies liquides ou gazeuses interfacées avec la spectrométrie atomique. Plusieurs types de détecteur sont utilises (absorption atomique, fluorescence atomique) et également un détecteur haute sensibilité tel que l'ICP/ms. Les méthodes analytiques basées sur la génération d'hydrures, piégeage cryogénique, chromatographie en phase gazeuse interfacés à la spectrométrie atomique se sont montrées très efficaces pour l'analyse des composés organostanniques dans le cadre d'un programme de contrôle de la qualité des environnements côtiers hollandais. Les sédiments ont été analysés après une préparation de l'échantillon avec éthylation in situ par le tétraéthyle borate et déterminés par couplage entre la chromatographie capillaire et l'ICP/ms. Malgré l'interdiction sur l'usage des peintures antisalissures à base de dérivés organostanniques, les concentrations mesurées dans l'environnement au cours des années ne présentent aucune décroissance et sont très au-dessus des seuils de qualité acceptés de 0,097 Ng Tbt/l. Les teneurs très élevées en composés organostanniques de l'étain dans les sédiments pourraient être la cause des teneurs observées dans l'eau.

La matière organique dissoute (MOD) est constituée d’un mélange hétérogène et complexe de molécules. Elle intervient dans de nombreux processus physiques, biologiques et chimiques dans les milieux aquatiques, et notamment dans les grands cycles biogéochimiques ou le transport et la biodisponibilité des contaminants.Ainsi un des enjeux actuels de nombreux domaines de recherche (chimie, écologie, océanographie) est de mieux comprendre et caractériser la MOD dans l’environnement. Dans ce contexte-là, l’objectif de ces travaux a été le développement d’une méthodologie analytique pour l’analyse et la séparation, en fonction de la taille, par fractionnement par couplage flux-force avec flux asymétrique (AF4) de la MOD. Le développement a principalement porté sur la phase mobile, le flux croisé, le temps de focus et l’utilisation d’étalons organiques proches de la MOD, permettant de calculer sa masse moléculaire moyenne.Cette méthode optimisée, couplée à un détecteur UV/Vis, équipée d’une membrane de 1kDa, d’un espaceur de 490μm et d’une phase mobile de 5mM en tampon phosphate a permis l’étude de la dynamique de la MOD.L’application de cette méthode couplée aux techniques de spectroscopie optique (absorbance et fluorescence) a permis l’étude de la MOD dans les estuaires de Seine et de Gironde mettant en avant les effets de la marée et des saisons sur la taille et le type de MOD.De plus, différentes approches statistiques ont été développées afin de mieux appréhender les multiples variables (analytiques ou environnementales) et notamment les modèles de régression linéaire ou les cartes auto-organisatrices de Kohonen
Dissolved organic matter (DOM) is a heterogeneous and complex mixture of molecules. It is involved in many physical, biological and chemical processes in aquatic ecosystems, especially in the major biogeochemical cycles or transport and bioavailability of contaminants.Thus one of the current issues in many areas of research (chemistry, ecology, oceanography) is to better understand and characterize DOM in the environment. In this context, the aim of this work was the development of an analytical methodology for DOM analysis and separation, depending on its size, by asymmetrical flow field-flow fractionation (AF4). The development focused on the mobile phase, the cross-flow, the focus time and the use of organic macromolecules standards close to DOM, in order to calculate its molecular weight.This optimized method, coupled with a UV/Vis detector, equipped with a 1kDa membrane, a 490μm spacer and a mobile phase of 5 mM phosphate buffer allowed us to study the MOD dynamics in estuarine environments.The application of this method coupled to optical spectroscopy techniques (absorbance and fluorescence) permitted the study of MOD in the Seine and Gironde estuaries and to highlight the tidal and the seasonal effects on the size and type of DOM.Furthermore, different statistical approaches have been developed to better understand the multiple variables (analytical or environmental), especially linear regression models or self-organizing maps (Kohonen)

Les particules environnementales, particulièrement nanoparticules (NP), présentent un risque potentiel pour la santé humaine et les écosystèmes en raison de leur ubiquité, de leurs caractéristiques et de leurs propriétés spécifiques. Plus particulièrement les NP ont une mobilité extrêmement élevée dans l'environnement, une capacité à associer, voire à concentrer des éléments toxiques et à pénétrer dans les organismes vivants. Les nanoparticules doivent donc être considérées avec une attention particulière dans les études environnementales. Néanmoins, l'étude des NP dans l'environnement demeure un défi pour la chimie analytique. En effet, les nanoparticules dans un échantillon environnemental polydispersé peuvent représenter seulement un millième ou moins de la masse de l'échantillon global. Par conséquent, une masse d'échantillon considérable doit être manipulé pour séparer une quantité de nanoparticules suffisante pour leur caractérisation dimensionnelle et leur quantification. L’ensemble des techniques de fractionnement par flux−force (FFF) peut servir de base pertinente pour le développement d'une méthodologie applicable à l'étude des NP environnementales.Cette thèse de doctorat se concentre sur l'utilisation des techniques de fractionnement flux-force asymétrique et en colonne tournante (A4F et CTFFF, respectivement) dans l’étude d’échantillons environnementaux de particules. Les résultats obtenus mettent en évidence les avantages de l'utilisation de ces techniques appliquées à des nanoparticules de cendres volcaniques. Il convient de souligner que la technique de CTFFF a une capacité de séparation accrue par rapport à l’A4F, tandis que l’A4F a une grande résolution. La CTFFF a été utilisée pour la séparation de NP d’échantillons de cendres volacniques. Une nouvelle procédure de fractionnement en colonne tournante a également été proposée. La caractérisation dimensionnelle et élémentaire de ces NP a été réalisée en utilisant le couplage entre l'A4F, la diffusion de la lumière multi-angle et l'ICP-MS. Complémentairement, la stabilité de ces nanoparticules y est abordée
Environmental particles, especially nanoparticles (NPs), have a potential risk for human health and ecosystems due to their ubiquity, specific characteristics and properties (extremely high mobility in the environment, abilities of accumulation of toxic elements and penetration in living organisms) and, hence, should be scrutinized. The study of environmental NPs remains a challenge for analytical chemistry. In fact, NPs in a polydisperse environmental sample may represent only one thousandth or less of the bulk sample. Consequently, a considerable sample weight must be handled to separate amount of NP fraction sufficient for their dimensional and quantitative characterization. The group of field-flow fractionation (FFF) techniques can serve as a relevant basis for the development of methodology applicable to the study of environmental NPs.This doctoral thesis focuses on the use of asymmetrical flow and coiled tube field-flow fractionation techniques (A4F and CTFFF, respectively) in the investigation of environmental particulate samples. The results obtained demonstrate the advantages of these techniques applied to the study of volcanic ash nanoparticles. It should be highlighted that CTFFF technique has an increased separation capacity as compared to A4F, while A4F has an increased resolution. CTFFF was applied to the separation of NPs from environmental samples and a new coiled tube field-flow fractionation procedure was proposed. Dimensional and elemental characterization was carried out using A4F coupled to laser light scattering and ICP-MS. Furthermore, the results related to the investigation of stability of environmental nanoparticles are also given

Le but de la présente étude était de vérifier l'influence de deux compartiments du latex d'Hevea brasiliensis, les lutoïdes et le sérum C, sur le durcissement au stockage et sur la mésostructure du caoutchouc naturel (NR). L'implication des composants minéraux du latex a fait l'objet d'un focus spécial. La mésostructure du NR a été étudié par fractionnement par couplage flux-force à flux asymétrique couplé à un détecteur à diffusion de lumière multiangulaire (AF4-MALS) et par chromatographie d'exclusion de tailles équipée d'un détecteur de diffusion de lumière multiangulaire (SEC- MALS). La spectrométrie de masse couplée à une torche à plasma (ICP- MS) a été utilisée pour déterminer la composition en éléments minéraux du NR.L'AF4 - MALS et l'ICP-MS n'ayant jamais été utilisées pour l'analyse du NR, les méthodes ont été développées. Pour l'AF4 - MALS, la meilleure séparation entre les deux populations principales, chaînes de polyisoprène isolées (pelote statistique) et les microagrégats (Gel<1μ), a été obtenue avec une diminution linéaire, plutôt qu'exponentielle, du flux croisé. Pour l'ICP-MS, les optimisations réalisées concernent la quantité de NR à échantillonner, la méthodologie de solubilisation des cendres, la concentration des solutions de cendres et la gestion des interférences m/z . Tous les éléments, excepté le soufre, ont été analysés en utilisant un mélange H2/He comme gaz de collision-réaction (mode CCT H2/He). La teneur en soufre a été déterminée par le rapport m/z égal à 48 (32S16O+) en mode CCT O2.Les différents compartiments du latex des champs (crème, skim, sérum C et lutoïdes) ont été séparés par centrifugation à grande vitesse. L'évolution de la mésostructure des films obtenus à partir de ces trois latex; latex des champ (FL), le latex de crème (CL) et de latex de skim (SK), par un procédé de structuration lente (échantillons stockés à température ambiante dans le laboratoire pendant 3 mois) a été suivie par SEC- MALS. Le skim n'étant pas sensible au processus de structuration lente, le nombre des étapes de centrifugation a été réduit. La stabilité des lutoïdes a été étudiée par un paramètre qualitatif (état visuel des lutoïdes après centrifugation) et un paramètre quantitatif (indice d'éclatement ou BI). Bien que les deux méthodes n'aient pas donné de résultats strictement corrélées, le BI peut être un bon indicateur de la stabilité des lutoïdes. Pour les échantillons de FL, une bonne corrélation entre la stabilité des lutoïdes et le durcissement au stockage (P) a été observée. Pour déterminer si des composés du C-sérum étaient également impliqués dans le durcissement au stockage, des expériences supplémentaires ont été effectuées en ajoutant des quantités variables de sérum C ou de lutoïdes à des particules de caoutchouc purifiées. L'augmentation à la fois de les quantités de sérum C et des lutoïdes a entrainé une augmentation du durcissement au stockage (P).La mésostructure des films et des feuilles séchées de l'air (ADS) préparés à partir des FL et CL a été analysée par SEC-MALS et AF4-MALS. Pour les échantillons d'ADS, quelle que soit la technique utilisée, les échantillons de FL présentaient des Mw, Mn et Gel>1μ supérieurs aux échantillons de CL. Cette différence entre échantillons de FL et de CL n'a pas été observée pour les échantillons de films
The aim of the present work was to study the influence of two Hevea brasiliensis latex compartments, namely lutoids and C-serum, on the storage hardening and on mesostructure of natural rubber (NR). A special focus was done on the involvement of mineral components of latex. The NR mesostructure was studied by asymmetrical flow field-flow fractionation coupled to a multiangular light scattering detector (AF4-MALS) and by size exclusion chromatography equipped with a multiangular light scattering detector (SEC-MALS). Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) was used to determine the mineral element composition of NR.As AF4-MALS and ICP-MS were never used for NR analysis, the methodologies were developed. For AF4-MALS, the best separation between the two main populations, namely isolated polyisoprene chains (random coil) and microaggregates (Gel<1µ) was given by a linear decrease, rather than exponential, of the cross-flow. For ICP-MS, the optimizations were in terms of amount of NR to be sampled, ash solubilisation methodology, ash solutions concentrations and m/z interference management. All elements, except sulfur, were determined using a mixture H2/He as collision-reaction gas (CCT H2/He mode). Sulfur content was determined through the m/z equal to 48 (32S16O+) in the CCT O2 mode.The different compartments of the whole field latex (cream, skim, C-serum and lutoids) were separated by high speed centrifugation. The mesostructure evolution of films obtained from these 3 lattices; whole field latex (FL), cream latex (CL), and skim latex (SK), by a slow structuring process (samples stored at room temperature in the laboratory for 3 months) was followed by SEC-MALS. As it was observed that the skim was not sensitive to the slow structuring, the centrifugation steps were reduced.Lutoid stability was studied by a qualitative parameter (visual lutoid status after centrifugation) and a quantitative parameter (bursting index or BI). Although the two methods could not provide strictly correlated results, BI can be a good indicator of lutoid stability. For the FL samples, a good correlation between the lutoid stability and storage hardening (ΔP) was observed. To determine if some compounds of C-serum are also involved in the storage hardening, additional experiments were done adding variable quantities of C-serum or lutoids to purified rubber particles. The storage hardening (ΔP) increased by the increase of both C-serum and lutoid quantities.The mesostructure of films and air dried sheet (ADS) made from FL and CL lattices (obtained from reduced centrifugation process) were analyzed by SEC-MALS and AF4-MALS. Concerning the ADS samples, whatever the technique used, FL samples exhibited a higher Mw, Mn, and Gel>1µ than CL samples. This difference between FL and CL samples was not observed for film samples. The microaggregates (Gel<1µ) were presented in all samples but the FL samples had more compact microaggregates, with a much higher Mw than the CL samples. Moreover, AF4 showed that the structure of microaggregates was very different between ADS and film samples. The Mw of microaggregates of ADS was 2 to 4 times higher than that of films. The mineral elements were determined only on samples from ADS (FL and CL). The main elements in NR were K, P, Mg, and S, in decreasing order. The purification of rubber particles affected the decrease in the element contents. During the storage of the latex at room temperature, only calcium content decreased, for both FL and CL samples

Depuis 20 ans l'étude des endonucléases naturelles ou synthétiques fait l'objet d'une attention particulière dans le cadre de la recherche d'anticancéreux ou d'antiviraux. La bléomycine appartient à cette classe de molécules dont l'efficacité pour couper l'ADN par hydroxylation a inspiré et suscité le développement de nombreux agents de coupure de l'ADN dont les métalloporphyrines de manganèse. Ainsi, la meso-tetrakis(4-N-méthylpyridiniumyl)porphyrine de manganèse (MnIII-TMPyP) associée à du monopersulfate de potassium (KHSO5), un donneur d'atome d'oxygène, constitue un agent de coupure de l'ADN très efficace. L'espèce réactive de haut degré d'oxydation, créée dans le petit sillon d'un ADN double brin, est responsable de l'arrachement d'un atome d'hydrogène du carbone C5' des bases adjacentes au site de fixation de la porphyrine et provoque des coupures simple brin suivant un décalage, dans le sens 3', de trois paires de bases. Ce mécanisme de dégradation de l'ADN double brin qui impliquerait un composé à haut degré d'oxydation est comparable à celui décrit pour la bléomycine mais en diffère par la cible initiale. En l'absence de structure expérimentale, c'est en utilisant les méthodes théoriques de modélisation moléculaire que nous avons entrepris de comprendre la spécificité d'interaction de la métalloporphyrine de manganèse pour un hydrogène du carbone C5'. Les propriétés statiques et dynamiques des complexes formés par le composé oxyl-MnIV-TMPyP et le dodécamère d(5'-TCGTCAAACCGC)-d(5'-GCGGTTTGACGA) et différentes séquences mutées ont été obtenues par mécanique et dynamique moléculaire. L'utilisation de ces méthodes ne peut être envisagée que pour des complexes moléculaires complètement décrits tant par la structure que par les charges portées par les atomes. Aussi, la structure optimisée, la détermination des paramètres du champ de force et des charges partielles atomiques de la métalloporphyrine à l'état excité ont été, au préalable, calculées par la méthode DFT. Ce travail nous a permis de décrire la structure, la géométrie et les composantes énergétiques des complexes formés par oxyl-MnIV-TMPyP et différentes séquences d'ADN double brin et de proposer une cible d'attaque en accord avec les résultats expérimentaux.

Les mécanismes d’interactions entre uranium et colloïdes ont été étudiés à partir d’échantillons provenant d’un site d’intérêt pour le Commissariat à l’Energie Atomique (CEA). La mobilisation de l’uranium depuis les sols a été appréhendée par lixiviations statique et dynamique. Le transfert et le transport ont été investis en considérant les eaux de nappe et de surface (drain). Les résultats confirment que l’uranium anthropique est plus mobile que l’uranium naturel. Le comportement (mobilisation, distribution) de l’uranium ne diffère cependant pas selon son origine. La phase colloïdale joue un rôle non négligeable dans la migration dans le sol et le transfert vers les eaux, représentant de 10 à 90 % de l’uranium suivant les échantillons. Les phases porteuses de l’uranium sont dans un continuum de taille allant jusqu’à environ 200 nm de diamètre hydrodynamique. Elles sont principalement composées de matière organique, de fer et d’aluminium. Le long du drain, de l’amont à l’aval du site, un réarrangement des associations colloïdales uranium-matière organique se fait en défaveur de celles uranium-fer, la proportion d’uranium colloïdale lié à l’aluminium restant elle inchangée
Mechanisms of interaction between uranium and colloids were studied by samples taken from a site of interest for the “French Nuclear Agency” (CEA). The mobilization of uranium from soils was apprehended by static and dynamic leaching experiments. The transfer and transport have been studied by considering pondwaters and drainwaters. Results confirm that anthropogenic uranium is more mobile than natural uranium. However mechanisms of mobilization and distribution of uranium, does not differ depending on its origin. The colloidal fraction plays an important role on the migration in soil and the transfer into water by representing from 10 to 90 % uranium depending on samples. The colloidal fractions of uranium are in a continuum of size up to about 200 nm hydrodynamic diameter. They are mainly composed of organic material, iron and aluminum. Along the drain, from the upstream to the downstream of the site, rearrangement of colloidal associations between uranium and organic material occurs in disfavor of colloidal associations between uranium and iron, the proportion of colloidal uranium bound to aluminum remains unchanged

Le but principal de cette thèse était d'étudier les caractéristiques de la matière organique dissoute (MOD) dans le bassin versant de la Seine. Ce travail a été réalisé dans le cadre du programme de recherche PIREN-Seine. Les travaux présentés ici visaient plus particulièrement à identifier les sources de MOD et à suivre son évolution dans les zones d’étude. L’analyse des propriétés optiques (UV-Visible, fluorescence) de la MOD, couplée aux traitements PARAFAC et ACP, a permis de discriminer différentes sources de MOD et de mettre en évidence des variations spatio-temporelles de ses propriétés. L’axe Seine, en aval de Paris, a notamment été caractérisé par l'activité biologique la plus forte. La MOD du bassin de l’Oise a montré des caractéristiques plus "humiques", tandis que le bassin de la Marne a été caractérisé par un troisième type spécifique de MOD. Il a d’autre part été mis en évidence la présence de MODs spécifiques dans chaque zone pour les échantillons prélevés en périodes d’étiage, alors qu’une distribution homogène des composants a été obtenue pour l’ensemble des échantillons prélevés en période de crue.Le rôle environnemental des colloïdes naturels étant étroitement lié à leur taille, il a d’autre part été développé une technique analytique/séparative originale pour l’étude de ce matériel complexe, un fractionnement par couplage flux/force avec flux asymétrique (AF4). Le fractionnement par AF4 des échantillons a confirmé la variabilité spatio-temporelle en composition et en taille de la MOD d'un site de prélèvement à un autre et a permis de distinguer différentes sources de MOD colloïdale confirmant les résultats de l’étude de ses propriétés optiques
The main goal of this thesis was to investigate the characteristics of dissolvedorganic matter (DOM) within the Seine River catchment in the Northern part of France. ThisPhD thesis was performed within the framework of the PIREN-Seine research program. Theapplication of UV/visible absorbance and EEM fluorescence spectroscopy combined toPARAFAC and PCA analyses allowed us to identify different sources of DOM andhighlighted spatial and temporal variations of DOM properties. The Seine River wascharacterized by the strongest biological activity. DOM from the Oise basin seemed to havemore "humic" characteristics, while the Marne basin was characterized by a third specifictype of DOM. For samples collected during low-water periods, the distributions of the 7components determined by PARAFAC treatment varied between the studied sub-basins,highlighting different organic materials in each zone. A homogeneous distribution of thecomponents was obtained for the samples collected in period of flood.Then, a semi-quantitative asymmetrical flow field-flow fractionation (AF4) methodology wasdeveloped to fractionate DOM. The following optimized parameters were determined: across-flow rate of 2 ml min-1 during the focus step with a focusing time of 2 min and anexponential gradient of cross-flow from 3.5 to 0.2 ml min-1 during the elution step. Thefluorescence properties of various size-based fractions of DOM were evaluated by applyingthe optimized AF4 methodology to fractionate 13 samples, selected from the three sub-basins.The fluorescence properties of these fractions were analysed, allowing us to discriminatebetween the terrestrial or autochthonous origin of DOM

L’imagerie médicale a longtemps été limitée à cause des performances médiocres des fluorophores organiques. Récemment la recherche sur les nanocristaux semi-conducteurs a grandement contribué à l’élargissement de la gamme d’applications de la luminescence dans les domaines de l’imagerie et du diagnostic. Les points quantiques (QDs) sont des nanocristaux de taille similaire aux protéines (2-10 nm) dont la longueur d’onde d’émission dépend de leur taille et de leur composition. Le fait que leur surface peut être fonctionnalisée facilement avec des biomolécules rend leur application particulièrement attrayante dans le milieu biologique. Des QDs de structure « coeur-coquille » ont été synthétisés selon nos besoins en longueur d’onde d’émission. Dans un premier article nous avons modifié la surface des QDs avec des petites molécules bi-fonctionnelles portant des groupes amines, carboxyles ou zwitterions. L’effet de la charge a été analysé sur le mode d’entrée des QDs dans deux types cellulaires. À l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques spécifiques à certains modes d’internalisation, nous avons déterminé le mode d’internalisation prédominant. L’endocytose par les radeaux lipidiques représente le mode d’entrée le plus employé pour ces QDs de tailles similaires. D’autres modes participent également, mais à des degrés moindres. Des disparités dans les modes d’entrée ont été observées selon le ligand de surface. Nous avons ensuite analysé l’effet de l’agglomération de différents QDs sur leur internalisation dans des cellules microgliales. La caractérisation des agglomérats dans le milieu de culture cellulaire a été faite par la technique de fractionnement par couplage flux-force (AF4) associé à un détecteur de diffusion de la lumière. En fonction du ligand de surface et de la présence ou non de protéines du sérum, chacun des types de QDs se sont agglomérés de façon différente. À l'aide d’inhibiteur des modes d’internalisation, nous avons corrélé les données de tailles d’agglomérats avec leur mode d’entrée cellulaire. Les cellules microgliales sont les cellules immunitaires du système nerveux central (CNS). Elles répondent aux blessures ou à la présence d’inflammagènes en relâchant des cytokines pro-inflammatoires. Une inflammation non contrôlée du CNS peut conduire à la neurodégénérescence neuronale et est souvent observée dans les cas de maladies chroniques. Nous nous sommes intéressés au développement d’un nanosenseur pour mesurer des biomarqueurs du début de l’inflammation. Les méthodes classiques pour étudier l’inflammation consistent à mesurer le niveau de protéines ou molécules relâchées par les cellules stressées (par exemple monoxyde d’azote, IL-1β). Bien que précises, ces méthodes ne mesurent qu’indirectement l’activité de la caspase-1, responsable de la libération du l’IL-1β. De plus ces méthode ne peuvent pas être utilisées avec des cellules vivantes. Nous avons construit un nanosenseur basé sur le FRET entre un QD et un fluorophore organique reliés entre eux par un peptide qui est spécifiquement clivé par la caspase-1. Pour induire l’inflammation, nous avons utilisé des molécules de lipopolysaccharides (LPS). La molécule de LPS est amphiphile. Dans l’eau le LPS forme des nanoparticules, avec des régions hydrophobes à l’intérieure. Nous avons incorporé des QDs dans ces régions ce qui nous a permis de suivre le cheminement du LPS dans les cellules microgliales. Les LPS-QDs sont internalisés spécifiquement par les récepteurs TLR-4 à la surface des microglies. Le nanosenseur s’est montré fonctionnel dans la détermination de l’activité de la caspase-1 dans cellules microgliales activées par le LPS. Éventuellement, le senseur permettrait d’observer en temps réel l’effet de thérapies ciblant l’inflammation, sur l’activité de la caspase-1.
Medical imaging based on fluorescence has suffered from the poor photostability and mediocre performance of organic fluorophores. The discovery and subsequent improvements in nanocrystal synthesis and functionalization has greatly benefited the applications in medical imaging and the development of nanocrystal-based sensors for diagnostics. QDs are semi-conductor nanocrystals which have similar sizes as proteins (2-10 nm). They are highly luminescent, and can be made to emit at any desired wavelength by varying their size and composition. The surface of QDs can be easily functionalized with biomolecules. Hence, it is interesting to study how QDs interact in the biological world. Highly luminescent core-shell QDs emitting at different wavelengths were prepared according to our needs. In a first study, the surface of the QDs was modified with various small bi-functional thiolated ligands (carboxylated, aminated and zwitterionic). The modified-QDs of nearly identical sizes were administered in vitro to study the impact of surface charge and cell type on the mode and extent of cell uptake and elimination. Using specific inhibitors of cell uptake we determined which modes contributed to the internalization of the QDs. Endocytosis mediated by lipid rafts represented the predominant pathway for the internalization of QDs. However, other modes contributed to a lesser degree, depending on the surface ligand. We then analyzed the effect of QD agglomeration in cell culture media on its cellular uptake by microglia. Thorough characterization of QD agglomerate size distribution was conducted by asymmetrical flow field-flow fractionation (AF4) with a dynamic light scattering detector. Depending on the type of surface ligand and if serum proteins were present, the agglomeration pattern of the QDs was significantly different. With inhibitors of specific modes of cell uptake, we showed that the size distribution data, obtained by AF4, correlated with the modes of cell uptake. Microglia cells are immune cells of the central nervous system (CNS). They respond to injury or the presence of inflammagens by producing pro-inflammatory cytokine. Inflammation in the CNS may lead to loss of neurons, and can found in many chronic diseases. We were interested in building nanosensors to measure the onset of inflammation. Current methods to study inflammation consist in measuring levels of certain proteins or chemicals released by stressed cell (e.g. Western blot or ELISA assay for IL-1β). Although precise, these methods measure indirectly the activity of the enzyme responsible for releasing IL-1β, i.e. caspase-1. Moreover, these methods cannot be applied to live cells. We designed a sensor based on FRET between a QD and a dye linked by a peptide specifically cleaved by the caspase-1. To induce inflammation, we applied lipopolysaccharides (LPS), which are endotoxins present in Gram negative bacteria responsible for sceptic shock. The LPS form nanoparticles due to their amphiphilicity. The interior hydrophobic regions were used to load hydrophobic QDs, making the LPS luminescent. The microglia internalized LPS-QD predominantly through TLR-4 membrane receptors. We describe how the LPS induce inflammation and demonstrated the functionality of the QD-based sensor. Eventually, the sensor could be used to monitor in real time the action of therapeutics against inflammation.