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Dissertations / Theses on the topic 'Nanosondes'
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Bahhaj, Fatima El. "Nanosondes épigénétiques." Thesis, Poitiers, 2014. http://www.theses.fr/2014POIT2289/document.
Full textAbstract:
Les cibles épigénétiques telles que les histones désacétylases (HDAC) sont étudiées comme nouveaux traitements anticancéreux, leur fonctionnement anormal étant associée aux processus cancéreux. De nombreux inhibiteurs de ces enzymes sont apparus tel que le SAHA ou le CI-994. Notre laboratoire a développé un nouvel analogue de la trichostatine A appelé NODH. Malgré leur activité anticancéreuse in vitro prometteuse, ces inhibiteurs souffrent de leur manque de solubilité, d'effets toxiques et de leur rapide métabolisation par l'organisme. Afin de pallier ces limitations, ces iHDAC peuvent être conjugués à des vecteurs capables de les transporter dans l'organisme et de les libérer une fois la cible tumorale atteinte. Ce travail de thèse a consisté dans un premier temps à développer des prodrogues acido-sensibles capable de libérer la substance active après endocytose par les cellules. Ces systèmes ont été appliqués aux trois iHDAC SAHA, CI-994 et NODH. Les prodrogues développées ont ensuite été accrochées sur des nanoparticules polymériques connues pour leur biocompatibilité et leur accumulation dans les tumeurs grâce à l'effet EPR. L'activité anticancéreuse de certaines nanoparticules a été validée par des tests in vitro et in vivo. Un deuxième travail a été entrepris concernant la préparation de prodrogues fluorescentes pH labiles capables de libérer la substance active et de moduler la fluorescence par la variation du pH. La dernière partie de ce travail a été consacrée à la mise au point d'une nouvelle méthode de synthèse par voie superacide potentiellement stéréosélective de benzofuranones nécessaires à la préparation d'analogues de NODHEpigenetic targets like histone deacetylases (HDAC) are studied as new anticancer treatments, their dysfunctioning being associated to cancer mechanisms. Several epigenetic target inhibitors have been developed like SAHA or CI-994. Our group has developed a new trichostatin A analogue called NODH. Despite their promising in vitro anticancer effect, these inhibitors suffer from lack of solubility, toxic effects and rapid clearance. These constrains make the HDACi good candidates for ligation to vectors able to carry them in the body and to release them when the tumor is reached. The first part of this thesis work has focused on the development of acid sensitive prodrugs able to release an active substance after cellular internalization by endocytosis. These systems were applied to three HDACi SAHA, CI-994 and NODH. These prodrugs were then conjugated to polymeric nanoparticles known for their biocompatibility and their accumulation in tumors exploiting the EPR effect. The anticancer activity of some nanoparticles has been validated by in vitro and in vivo tests. The second part of this work was carried out in order to prepare pH sensitive fluorescent prodrugs able to release the active molecule and to modulate the fluorescent effect by pH changes. The last part of this work was dedicated for the development of a new synthesis in suparacid potentially stereoselective of several benzofuranones required for the preparation of NODH analogs
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Vũ, Xuân Hòa. "Nanosondes plasmoniques pour les applications biomédicales." Paris 7, 2013. http://www.theses.fr/2013PA077107.
Full textAbstract:
Les nanoparticules d'or possèdent des propriétés optiques remarquables dues à leur résonance plasmonique. A la résonance, les sections efficaces d'absorption et de diffusion peuvent devenir grandes devant la section géométrique de la nanoparticule. Ceci ouvre la voie à de nombreuses applications en particulier dans le domaine biomédical. Il est par exemple possible de suivre de façon individuelle une nanoparticule unique par sa diffusion de lumière ou de les utiliser comme source photothermique locale efficace. Dans une première partie, nous avons élaboré des nanoparticules d’or en formes de demi-sphères ou nanocroissants, par la technique dite de lithographie par masque de nanosphères. Cette technique reproductible permet l'obtention de nanocroissants monodisperses intégrant éventuellement d'autres fonctionnalités. En particulier, nous avons réalisé des nanosondes hybrides alliant des propriétés magnétiques ou de fluorescence aux propriétés plasmoniques. L'anisotropie de forme des nanocroissants leur confère des propriétés optiques anisotropes qui permettent de sont la signature de leur orientation. Ainsi, dans une seconde partie, nous avons développé une technique de mesure locale de la température à partir des corrélations du signal lumineux diffusé par un nanocroissant individuel sous microscopie à champ sombre. Le mouvement brownien rotationnel des nanoparticules permet d'accéder à la température de l'environnement immédiat. Enfin, dans une troisième partie, nous avons développé un montage expérimental de photothermie à l'aide d'un laser coïncidant avec une des résonances plasmons des nanocroissants. Les nanocroissants se comportent alors comme des sources de chaleur nanométriques. L'élévation locale a pu être mesurée à distance, avec une précision de l'ordre du degré, en utilisant la spectroscopie de corrélation de la diffusionGold nanoparticles have remarkable optical properties due to their plasmon resonance. At resonance, their absorption and scattering cross-sections can be larger than their geometric section. This opens the way to many applications especially in the biomedical field. For example it is possible to track a single nanoparticle by its scattered signal, or use it as a source efficient photothermal transducer. In the first part, we have developed gold nanoparticles with half-sphere shaped, called nanocrescents, by nanosphere lithography. This reproducible technique allows the production of monodisperse nanocrescents, possibly incorporating other additional properties. In particular, we designed hybrid nanoprobes combining magnetic properties or fluorescence plasmonic properties. The anisotropic shape of nanocrescents gives them anisotropic optical properties that have the signature of their orientation. In a second part, we have developed a technique to measure local temperature from corrélations of the scattered light from an individual nanocrescent under dark field microscopy. The rotational Brownian motion of the nanoparticle gives access to the temperature of the immediate environment. Finally, in the third part, we have developed a photothermic setup using a laser that coincides with one of the plasmon resonances of the nanocroissants. These latter behave as nano-heater. The local increase of temperature was measured remotely, with an accuracy of approximately one degree, using the scattering correlation spectroscopy
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Loumaigne, Matthieu. "Spectroscopie de nanosondes hybrides à coeur métallique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00841260.
Full textAbstract:
La spectroscopie de corrélation de fluctuation a été utilisée pour étudier la réponse optique, en solution, de molécules et de billes d'or nanométriques individuelles, fonctionnalisées ou non, en vue du développement de nouvelles sondes biochimiques. Les expériences réalisées s'appuient sur un système de microscopie confocale et/ou biphotonique optimisé pour la détection de faibles signaux. Plusieurs procédés de filtrage du signal de fluorescence et d'algorithmes de calcul de la corrélation ont permis une analyse détaillée des signaux acquis. A travers un modèle original, je montre qu'il faut tenir compte de la réponse impulsionnelle tensorielle du microscope lors de l'ajustement des courbes de corrélation de particules ayant un diagramme d'émission anisotrope. Je me suis intéressé à trois types de nanosondes différentes. J'ai montré que l'on peut caractériser efficacement des sondes calciques comme l'Oregon Green Bapta 5N par spectroscopie de corrélation de fluctuations tout en pointant les limites de la méthode. J'ai ensuite mis en évidence et caractérisé une anisotropie inattendue de l'absorption à deux photons et de l'émission de photoluminescence de nanosphères d'or. Son interprétation montre l'importance du rôle des états de surface et de celui des ligands et de leur dynamique. J'ai aussi caractérisé des nanosondes formées de particule d'or fonctionnalisées avec des chromophores. Une technique originale s'appuyant sur la nature hybride de la sonde, m'a permis de démontrer l'hétérogénéité de ces systèmes, la formation d'agrégats de fluorophores et la très forte annihilation de la fluorescence des chromophores liés aux particules d'or.
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Bouraleh, Hoch Farhan. "Nanosondes multimodales pour l'imagerie simultanée IRM / TEP." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2020. http://www.theses.fr/2020UBFCD032.
Full textAbstract:
L'imagerie médicale est devenue la pierre angulaire de la lutte contre diverses maladies (cancer, maladies cardiovasculaires) puisqu'elle permet de détecter et de suivre l'évolution de la maladie et d'orienter le traitement. La tendance actuelle consiste à combiner plusieurs techniques d’imagerie complémentaires pour exploiter les avantages de chacune d’elles tout en surmontant leurs limites. Parmi les nombreuses possibilités, la combinaison de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et de la tomographie par émission de positon (TEP) semble très intéressante, car elle allie la haute résolution de l'IRM à la sensibilité exceptionnelle de la TEP. Si le développement de ce dispositif constitue en soi un défi de taille, la conception de sondes multimodales constitue également une étape essentielle pour l'exploitation d’imageurs intégrés IRM/TEP. Pour réaliser le développement de sondes multimodales pour l’imagerie simultanée IRM/TEP, deux stratégies basées sur le caractère multifonctionnel des nanoparticules ont été explorées, en gardant à l'esprit que ces agents d'imagerie doivent être éliminés par clairance rénale (Dh ˂ 10 nm). La première a consisté en la synthèse de nanoparticules d'or ultrapetites revêtues par deux types différents de chélateur pour une complexation sélective des ions gadolinium (IRM) et des émetteurs de positons (TEP). La deuxième stratégie a reposé sur la réduction d’un sel d’or en présence de molécules dithiolées contenant deux sites de complexation spécifiques. La réduction du sel d'or en présence d'un mélange de deux différents chélateurs ou en présence de molécules dithiolées contenant deux sites de complexation spécifiques a fourni des nanoparticules d'or ultrapetites (taille du cœur d’or (TEM) : 2 à 3 nm et diamètre hydrodynamique (DLS) : 6 - 8 nm) capables d’immobiliser à la fois les ions gadolinium et les ions cuivre-64. En conséquence, la biodistribution de ces nanoparticules a pu être suivie simultanément par IRM et TEP sur un même animal avec le même dispositif d'imagerie IRM/TEP intégré et après une seule injection intraveineuse. Cette étude a également confirmé une libre circulation des nanoparticules et une excrétion rénale sans aucune accumulation indésirable dans l'organisme sain. Ce travail a montré que les nanoparticules d'or ultrapetites revêtues par deux types différents de chélateurs ou des molécules contenant deux sites de complexation spécifiques possèdent un fort potentiel pour l'imagerie bimodale IRM/TEPMedical imaging has become a cornerstone of the fight against various diseases (cancer, cardiovascular diseases) since it allows to detect and monitor the development of disease and to guide therapy. The current trend is to combine several complementary imaging techniques to exploit the advantages of each while overcoming their limitations. Among the numerous possibilities, the combination of magnetic resonance imaging (MRI) and positron emission tomography (PET) appears very attractive because it allies the high resolution of MRI to the exceptional sensitivity of PET. If the development of this imaging device is in itself a significant challenge, the design of multimodal probes also constitutes an essential step for exploiting MRI/PET fused technology. For achieving the development of multimodal probes for integrated MRI/PET, two strategies based on the multifunctional character of the nanoparticles have been explored, keeping in mind that these nanostructured imaging agents must be removed by renal clearance (Dh< 10 nm). The first one consists in the synthesis of ultrasmall gold nanoparticles coated by two different types of chelator for a selective complexation of gadolinium ions (for MRI) and of positron emitters (for PET). The second strategy allowed to reduce gold salt in presence of dithiolated molecules containing two specific complexation sites.The reduction of gold salt in presence of a mixture of two different dithiolated chelators or in presence of dithiolated molecules containing two specific complexation sites provides ultrasmall gold nanoparticles (core size (TEM): 2-3 nm and hydrodynamic diameter (DLS): 6-8 nm) which are able to immobilize both gadolinium ions and 64-copper (II) ions as it was shown by the characterization after radiolabeling. As a result, the biodistribution of these nanoparticles can be monitored by T1-weighted MRI and by PET on a same animal with the same imaging device integrating PET and MRI modalities after a single intravenous injection.This study confirmed also a free circulation and a renal excretion without any indesirable accumulation within the healthy organs.This work has shown that ultrasmall gold nanoparticles coated by two different types of chelator or molecules containing two specific complexation sites have a high potential for bimodal imaging MRI/PET
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Parent, Manuel. "Nanosondes pour l'imagerie multiphotonique : design, synthèse et caractérisation." Rennes 1, 2008. http://www.theses.fr/2008REN1S056.
Full textAbstract:
Les techniques d’excitation multiphotonique connaissent aujourd’hui un engouement accru dû aux nombreux avantages qu’elles offrent pour de nombreuses applications, notamment en termes de sélectivité, de localisation et de profondeur de pénétration. C’est le cas des techniques de microscopie non-linéaires qui ouvrent la voie à une imagerie du vivant plus "douce" et plus performante, à condition toutefois que soient développés les marqueurs et les sondes adaptés. Après une première partie consacrée aux différents types de sondes déjà existantes et aux généralités concernant la fluorescence induite par absorption à deux photons et la génération de seconde harmonique, ce travail décrit la stratégie mise en place pour accéder à de nouveaux outils moléculaires permettant de sonder, en temps réel, trois paramètres locaux d’importance biologique : le pH, le potentiel de membrane et le microenvironnement. L’ingénierie développée a permis la synthèse et l’étude de plusieurs familles de sondes présentant, en plus d'une réponse non-linéaire élevée, une dépendance marquée de leurs caractéristiques photophysiques vis-à-vis du paramètre à sonderMultiphotonic excitation methods have attracted increased attention in relation to their convenient advantages regarding selectivity, 3‑D localisation and penetration depth. Non‑linear microscopies are one of the most promising techniques which allow a softer and higher‑performance biological imaging, only if high-performance adequate markers and probes are developed. In the first part of this work we present different existing probes and general concepts about two‑photon absorption induced fluorescence and second harmonic generation. Secondly, we present our work about the strategy used to create new molecular tools in order to probe, in real time, three important biological local parameters: pH, membrane potential, and microenvironment. The molecular engineering which has been developed allowed synthesis and study of several families of probes that show, besides a large non linear response, a great dependence of their photophysical characteristics to the probed parameter
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Mangeolle, Tristan. "Nanosondes multimodales pour guider la chirurgie des carcinomatoses péritonéales d'origine ovarienne." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0280/document.
Full textAbstract:
Les cancers ovariens se distinguent par leur faible incidence, associée à une mortalité élevée, et représente la cinquième cause de mortalité par cancer pour la population féminine. Cette mortalité est due principalement à l’absence de symptômes aux stades précoces des cancers ovariens, retardant leur diagnostic, majoritairement posé lorsqu’une carcinomatose péritonéale est installée. La cavité abdominale est alors envahie par de nombreuses métastases. Le traitement de référence est la chirurgie de cytoréduction complète et la chimiothérapie par voie intraveineuse. Lors de la chirurgie, le chirurgien doit inspecter la totalité de la surface de la cavité péritonéale, et éliminer des tumeurs de toutes tailles, mêmes submillimétriques. Faute de pouvoir détecter toutes les métastases, la cytoréduction est souvent partielle, avec pour conséquence une diminution des chances de guérison. Afin de guider le chirurgien et améliorer le pourcentage de cytoréduction complète, des sondes fluorescentes, conçues pour marquer spécifiquement les tumeurs, ont été développées. Malgré des résultats encourageants, ces sondes souffrent de nombreuses limitations en termes de brillance, de stabilité, et de modularité. Dans ce contexte, de nombreuses nanoparticules, capables de passer outre ces limitations, suscitent un grand intérêt. Parmi celles-ci, des nanocristaux semi-conducteurs, appelés quantum dots, se distinguent par une brillance exceptionnelle. Notre étude s’est basée sur ces quantum dots, associés à un agent de ciblage de référence pour les cancers ovariens, le folate. D’abord testées sur modèles cellulaires et tumoraux in vitro, ces nanoparticules ont démontré de bonnes capacités d’imagerie. Ces propriétés ont ensuite été expérimentées sur modèle murin de carcinomatose péritonéale. Enfin, la bioaccumulation des quantum dots restant un obstacle à leur application clinique, différentes alternatives ont été appliquées pour tenter d’obtenir leur excrétionOvarian cancers have a low incidence but a high mortality rate, making them the fifth cause of death by cancer for female population. This high mortality rate is associated with the absence of symptom at the early stage of ovarian cancer, often delaying the diagnosis to advanced stages, mainly peritoneal carcinomatosis. At this stage, metastases have already invaded the abdominal cavity. The reference treatment combines a complete cytoreduction surgery and intravenous chemotherapy. During the cytoreduction, the surgeon must inspect the whole peritoneal surface, and remove all of all sizes, even sub-millimetric. Because of the difficulty to detect and to remove every cancerous tissue, cytoreduction is frequently incomplete, thus reducing the recovery rate. To guide the surgeon and to increase the percentage of complete cytoreduction, fluorescent probes have been developed to target tumors specifically. Despite encouraging results, these probes suffer from many limitations such as low brightness, weak stability and cumbersome modularity. In this context, nanoparticles, that are able to outpass these limitations, have generated a growing interest. Among these nanoparticles, semiconductor nanocristals, called quantum dots, display an exceptional brightness. We investigated these quantum dots, associated with folate, a reference targeting agent for ovarian cancers. Firstly investigated on in vitro cellular and tumor model, folate targeted nanoparticles show encouraging imaging capabilities. These capabilites were also experimented on peritoneal carcinomatosis murine model. Finally, the main obstacle to quantum dot clinical application remains their bioaccumulation, therefore, different alternatives were explored to achieve excretion
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Montferrand, Caroline de. "Elaboration, caractérisation de nouvelles nanosondes superparamagnétiques pour les immunoessais magnétiques mutliparamétriques." Paris 13, 2012. http://scbd-sto.univ-paris13.fr/intranet/edgalilee_th_2012_de_montferrand.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail consiste en l’élaboration et l’optimisation de nanobiomarqueurs superparamagnétiques pour une technologie innovante, le MIAplex®, développée par Magnisense pour la détection ultra-sensible de molécules biologiques par immunoanalyse magnétique. Le MIAplex® permet d’évaluer le comportement magnétique à bas champ, en mesurant directement la dérivée seconde de l’aimantation. L’obtention d’une signature originale ouvre la perspective de tests multiparamétriques. En tant que premiers utilisateurs du MIAplex®, nous commençons ce travail par la mise en place des conditions et paramètres de mesure pour une mesure optimale et reproductible. Afin de relier la signature MIAplex® à la mesure conventionnelle de l’aimantation, une étude comparative est réalisée. Nous montrons ainsi que la signature MIAplex® correspond à la dérivée seconde de l’aimantation SQUID mesurée à bas champ [-15 kA. M-1; 15 kA. M-1] et pour un très faible pas de mesure (0. 4 kA. M-1). Les courbes expérimentales des ferrofluides en système dilué sont modélisées avec la fonction de Langevin pondérée par une distribution en taille des nanocristaux. Deux comportements sont observés : dans le cas des nanoparticules de petite taille ou de faible polydispersité, une seule distribution en taille proche de la taille cristalline suffit pour modéliser la courbe d’aimantation bas champ. Pour des nanoparticules de plus grande polydispersité et de taille médiane supérieure à 10 nm, les simulations font intervenir des distributions en taille supplémentaires. Un modèle cœur-coquille permet d’attribuer la population de plus grande taille à l’aimantation du cœur superparamagnétique et la seconde population à l’aimantation plus faible de la coquille. A travers l’étude de l’influence de la composition chimique, de l’état de surface et de la forme, différents nanomarqueurs sont sélectionnés en tant que candidats pour les dosages immunologiques multiparamétriques. La dernière partie présente les premiers tests multiparamétriques réalisés avec la technologie MIAplex®. Nous présentons une technologie prometteuse pour le dosage multiparamétrique immunologique, basée sur une mesure originale du comportement magnétique à bas champ, que nous relions aux propriétés physico-chimiques des nanoparticules superparamagnétiquesThis work is the elaboration and the optimization of superparamagnetic nanoparticles as biolabels for an innovative technology, the MIAplex®, developed by Magnisense for the high-sensitive detection of biological molecules implied in magnetic immunoassays. By directly measuring the second derivative of magnetization, the MIAplex® can assess the weak-field magnetic behaviour. The original as-obtained signature opens the prospect of multiparametric testing. As primary users of MIAplex®, we start this work by the establishment of conditions and measurement parameters for optimal and reproducible measurement. To link the MIAplex® signature to the conventional measurement of the magnetization, a comparative study was conducted. We show thereby that the MIAplex® signature corresponds to the second derivative of the SQUID magnetization measured at weak field [-15 kA. M-1; 15 kA. M-1] with a very low increment step (0. 4 kA. M-1). The experimental curves of diluted ferrofluids are modeled with the Langevin function weighted by the size distribution of the nanocristals. Two behaviours are observed: in the case of nanoparticles of small size or low polydispersity, a single size distribution close to the cristal size is sufficient to model the weak-field magnetization curve. For nanoparticles of larger polydispersity and with a median size greater than10 nm simulations involve additional size distributions. A core-shell model allows us to assign the largest size population to the magnetization of the superparamagnetic core and the second population to the lower magnetization of the shell. Through the study of the influence of chemical composition, surface condition and crystal shape, different nanomarkers are selected as candidates for multiparametric immunoassays. The final part presents the first multiparametric tests performed with the MIAplex® technology. We so introduce a promising technology for multiparametric magnetic immunoassays based on a novel measurement of the weak-field magnetic behaviour and we connect this signature to the physico-chemical properties of superparamagnetic nanoparticles
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Rouxel, Cédric. "Des nanosondes bio- et éco-compatibles pour l'imagerie multifonctionnelle du vivant." Rennes 1, 2011. http://www.theses.fr/2011REN1S012.
Full textAbstract:
Les techniques d'excitation multiphotonique connaissent aujourd'hui un développement important lié aux nombreux avantages qu'elles offrent pour de nombreuses applications, en termes de sélectivité, de localisation et de profondeur de pénétration notamment. C'est le cas des techniques de microscopie multiphotonique qui ouvrent la voie à une imagerie biologique plus "douce" et plus performante, mais nécessitent des marqueurs fluorescents efficaces et bio-compatibles. Certains quantum dots inorganiques possèdent des brillances à deux photons élevées, mais sont constitués de métaux lourds toxiques. L'approche tout-organique développée dans ce travail, qui repose sur le confinement d'un grand nombre de fluorophores sur des plates-formes dendrimériques phosphorées non toxiques, a permis d'obtenir une large variété de nano‑objets extrêmement brillants. Il est possible de moduler leur couleur de fluorescence en changeant la nature du fluorophore greffé, mais nous montrons également que le transfert d'énergie de type FRET peut constituer une alternative intéressante pour décaler vers le rouge l'émission de ces nano-objets. Enfin, dans une dernière partie, nous avons développé des nanosondes hydrosolubles de complexité croissante (monochromophiques, multichromophoriques, hétérochromophoriques à transfert d'énergie). L'enfouissement des fluorophores au sein de l'enveloppe dendrimérique permet de limiter les effets négatifs de l'eau sur leur brillance, et ces nanodots hydrosolubles ont pu être utilisés avec succès en imagerie multiphotonique in vivo. Enfin, des tests préliminaires montrent l'absence de toxicité de ce type de sondes et confirment leur biocompatibilitéQuantums dots are very popular luminescent nanoparticles, made from semi-conductors (such as CdSe), which can be used both in classical fluorescence imaging and in multiphotonics, but which contain toxic heavy metals such as cadmium. Our approach, which aims at substituting these toxic components with organic biocompatible elements, relies on the confinement of a large number of organic fluorophores within spherical nano-objects of controlled size and structure, by grafting them on the surface of a non-toxic dendrimeric architecture. This strategy is highly modular and a large variety of organic nanodots of various sizes, colors and kinds (neutral, charged…) can be prepared for specific applications. As compared to “hard” nanoparticles such as quantum dots, nanodots are “soft” objects with discrete, fully controlled and reproducible structures. Their emission color does not depend on their size, but only on the nature of their constituting chromophores. Several series of nanodots have been synthesized, and exceptionally bright “soft” nanoparticles of few nanometers in diameter have been obtained, with quantum yields larger than 50%, molar extinction coefficients up to 7 106 M-1 cm-1 and two-photon absorption cross-sections up to 6 104 GM, often outperforming the best quantum dots. The modularity of the concept was exemplified by tuning the fluorescence color, by varying the core geometry, and by synthesizing water-soluble nanodots, the efficiency of which was demonstrated in multiphoton imaging on living animal
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Gagnon, Joanie. "Développement de nanosondes plasmoniques d'indium pour l'exaltation de la fluorescence dans l'UV." Master's thesis, Université Laval, 2014. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25194.
Full textAbstract:
Jusqu’à tout récemment, la plupart des travaux effectués pour l’exaltation de la fluorescence moléculaire avaient comme substrat l’argent ou l’or sous forme de nanoparticules. Toutefois, ces deux métaux ne sont pas tout à fait adaptés pour l’exaltation de la fluorescence dans l’UV avec leur maximum plasmonique situé aux environs de 400 nm pour l’argent et aux environs de 530 nm pour l’or. L’intérêt de l’UV vient principalement de visées biomédicales considérant qu’une majorité de biomolécules absorbent et émettent dans cette région. Dans le cadre de ce projet, les biomolécules d’intérêt sont l’ADN qui fluorescence grâce aux bases azotées et les trois acides aminés aromatiques, le tryptophane, la tyrosine et la phénylalanine, qui sont quant à eux responsables de la fluorescence des protéines. Le but de ce projet est de développer un système nanoparticulaire permettant l’exaltation de la fluorescence dans l’UV. Le métal choisi est l’indium puisque ce dernier fait partie du groupe du bore (Al, Ga, In, Tl) et que ceux-ci sont caractérisés par de faibles pertes par absorption, mais également pour leur forte bande plasmonique vers 300 nm. L’indium possède donc toutes les qualités requises pour permettre l’exaltation de la fluorescence dans l’UV. Dans ce projet, des nanoparticules sphériques d’indium ont été développées avec une taille modulable entre 60 et 80 nm. Le plasmon de ces nanoparticules se situe vers 310 nm. Par la suite, ces mêmes cœurs d’indium ont été recouverts d’une couche diélectrique protectrice de silice. L’avantage d’une coquille de silice est la facilité avec laquelle l’épaisseur peut en être modifiée. La taille des coquilles synthétisées varie entre 5 et 50 nm. Une fois cette couche synthétisée, différentes avenues ont été envisagées pour le greffage des fluorophores en surface. Le choix final s’est arrêté sur l’incorporation des fluorophores à l’intérieur même d’une couche de silice. Les fluorophores sont préalablement modifiés pour faire en sorte qu’ils se lient de manière covalente à la silice. Le choix des fluorophores principaux s’est arrêté sur le Carbostyril 124, en tant que fluorophore modèle, et sur le tryptophane puisqu’il s’agit de l’acide aminé le plus fluorescent. Des facteurs d’exaltation de fluorescence de l’ordre de 3 et 7 ont respectivement été obtenus pour le Carbostyril 124 et le tryptophane. D’autres tests préliminaires ont également été menés sur les autres acides aminés, la tyrosine et la phénylalanine, ainsi que sur l’ADN.Until recently, most of the work done on metal-enhanced fluorescence of molecular fluorophores employed silver and gold nanoparticles as the substrate. However, these metals are not perfectly suit for fluorescence enhancement in the UV region of the spectrum as their maximum plasmonic bands are centered at approximately 400 nm and 530 nm for silver and gold, respectively. The interest in the UV region is mostly due to biomedical studies as most of the biomolecules absorb and emit in this region. In this project, the focus is on DNA, which is fluorescent via the nucleobases, en even more so on proteins which owe their intrinsic fluorescence to the three aromatic amino acids, tryptophan, tyrosine and phenylalanine. The main goal of this project is to develop a nanostructure able to support metal-enhanced fluorescence in the UV. Indium seems to be the perfect metal to work with as it is part of the boron group (Al, Ga, In, Tl) which is characterized by low absorption losses, but also by its strong plasmonic band centered at approximately 300 nm making it suitable for metal-enhanced fluorescence studies in the UV. In this project, indium nanoparticles with a size ranging from 60 to 80 nm were developed with a plasmon approximately centered at 310 nm. Then, a protective dielectric layer of silica was synthesized on the indium core. The thickness of the silica layer is easily tunable; it is used to find the optimal distance to observe a maximal fluorescence enhancement. Silica shells between 5 and 50 nm were used. Different strategies were considered for the grafting of the fluorophores on the surface of indium-silica nanoparticles. Incorporation of the fluorophore into a silica layer was chosen as it allows for covalent bonding between the fluorophore and the silica layer. Two different fluorophores were used. The first one is Carbostyril 124, acting as a model fluorophore, and the second one is tryptophan as it is the most fluorescent amino acid. Enhancement factors of up to 3 and 7 were obtained for Carbostyril 124 and tryptophan, respectively. Others preliminary tests have been made on tyrosine and phenylalanine, the two other fluorescent amino acids, and on DNA.
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Hajjaji, Hamza. "Nanosondes fluorescentes pour l'exploration des pressions et des températures dans les films lubrifiants." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0076/document.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est d’utiliser les nanoparticules (NPs) de nanosondes fluorescentes de température en particulier dans les films lubrifiants. Le développement de ces nanosondes nécessite la détermination de leurs sensibilités thermiques afin de pouvoir sélectionner les NPs les plus prometteuses. Pour atteindre cet objectif, nous avons présenté deux méthodes d’élaboration utilisées pour la synthèse des nanostructures à base de SiC-3C, la méthode d’anodisation électrochimique et la méthode d’attaque chimique. Dans le premier cas, les analyses FTIR,RAMAN et MET des NPs finales ont montré que la nature chimique de ces NPs est majoritairement formée de carbone graphitique. L’étude détaillée de la photoluminescence de ces NPs a montré que le processus d’émission dépend de la chimie de surface des NPs, du milieu de dispersion et de sa viscosité, de la concentration des suspensions et de la température du milieu. Pour la deuxième famille de NP de SiC, les analyses cohérentes MET, DLS et PL ont montrées une taille moyenne de 1.8 nm de diamètre avec une dispersion de ±0.5nm. Le rendement quantique externe de ces NPs est de l’ordre de 4%. Les NPs dispersées dans l’éthanol, n’ont pas montré une dépendance à la température exploitable pour notre application. Par contre, les NPs de SiC produites par cette voie, étant donné la distribution en taille resserrée et le rendement quantique « honorable » pour un matériau à gap indirect, sont prometteuses pour des applications comme luminophores en particulier pour la biologie grâce à la non toxicité du SiC. Dans le cas des NPs de Si, nous avons également étudié deux types différents de NPs. Il s’agit de : (i) NPs obtenues par anodisation électrochimique et fonctionnalisées par des groupements alkyls (décène, 1-octadécène). Nous avons mis en évidence pour la première fois une très importante variation de l’énergie d’émission dEg/dT avec la température de type red-shift entre 300 et 400K. Les mesures de(T) conduisent à une sensibilité thermique de 0.75%/°C tout à fait intéressante par rapport aux NPs II-VI. De plus il a été montré que la durée de vie mesurée n’est pas fonction de la concentration. (ii) NPs obtenue par voie humide et fonctionnalisées par le n-butyl. Pour ce type de NPs nous avons mis pour la première fois en évidence un comportement de type blue-shift pour dEg/dT de l’ordre de -0.75 meV/K dans le squalane. Pour ces NPs, la sensibilité thermique pour la durée de vie de 0.2%°C est inférieure à celle des NPs de type (i) mais largement supérieure à celle des NPs de CdSe de 4 nm (0.08%/°C). La quantification de cette la sensibilité à la température par la position du pic d’émission dEg/dT et de la durée de vie nous permet d’envisager la conception de nanosondes de température basée sur les NPs de Si avec comme recommandations l’utilisation de NPs obtenues par anodisation électrochimique et de la durée de vie comme indicateur des variations en températureThe goal of this study is the use of Si and SiC nanoparticles (NPs) as fluorescent temperature nanoprobes particularly in lubricating films. The development of these nanoprobes requires the determination of their thermal sensitivity in order to select the best prospects NPs. To achieve this goal, we presented two preparation methods used for the synthesis of 3C-SiC based nanostructures : (i) anodic etching method and (ii) chemical etching method. In the first case, the FTIR, Raman and TEM analysis of final NPs showed that the chemical nature of these NPs is formed predominantly of graphitic carbon. The detailed photoluminescence study of these NPs showed that the emission process depends on the surface chemistry of the NPs, the dispersion medium and its viscosity, the suspension concentration and temperature of the environment.. In the second case, coherent TEM, DLS and PL analyzes showed an average size of 1.8 nm in diameter with a dispersion of ±0.5 nm. The external quantum efficiency of these NPs is 4%. NPs dispersed in ethanol, did not show an exploitable fluorescence dependence on temperature for our application. On the other hand, 3C-SiC NPs produced by this way, given the narrow size distribution and the reasonably high quantum yield for an indirect bandgap material, are promising for applications such as luminophores in particular in the biology field thanks to nontoxicity of SiC. In the case of Si we studied also two different types of NPs. (i) NPs obtained by anodic etching and functionalized by alkyl groups (decene, octadecene). We have demonstrated for the first time an important red-shift in the emission energy dEg/dT with temperature from 300 to 400K. The PL lifetime measurement(T) lead to a thermal sensitivity of 0.75% /°C very interesting compared to II-VI NPs. Furthermore it has been shown that t is not depending on the concentration. (ii) NPs obtained by wet-chemical process and functionalized with n-butyl. For this type of NPs we have identified for the first time a blue-shift behavior of dEg dT in the order of -0.75 meV/K in squalane. The thermal sensitivity for the PL lifetime of these NPs is 0.2%/°C, which is lower than that of NPs obtained by anodic etching method, but much greater than that of CdSe NPs with 4 nm of diameter (0.08%/°C). Quantification of the temperature sensitivity by the position of emission peak dEg/dT and the PL lifetime dτ/dT allows us to consider the realization of temperature nanoprobes based on Si NPs with recommendations to use Si NPs obtained by anodic etching method and PL lifetime as an indicator of temperature changes
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Mayer, Ludovic. "Etude de nanocristaux de KTiOPO4 émettant un signal de seconde harmonique pour l'élaboration de nanosondes." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2013. http://www.theses.fr/2013EPXX0126.
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Bernard, Charlotte. "Propriétés mécaniques des nanotubes de carbone en tant que nanosondes et leur fonctionnalisation par bio-nanoparticules." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00250046.
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La fixation d'un nanotube de carbone à l'extrémité d'une pointe AFM constitue une des approches privilégiées pour améliorer l'exploitation des sondes locales de force. Nous présentons ici une étude comparative de nanotubes de carbone obtenus par dépôt chimique de vapeur soit en simple ou double feuillets (diamètre typique de l'ordre de 2 à 4 nm) soit en multiples feuillets (diamètre de l'ordre de 70 nm) ancrés sur la pointe. L'étude en mode dynamique de modulation de fréquence des propriétés mécaniques des nanotubes permet de mettre en évidence la compétition entre l'adhésion du nanotube sur la surface et l'énergie élastique stockée au cours de sa déformation. En tant que nanosonde, le nanotube de carbone présente plusieurs avantages et, par le biais d'une fonctionnalisation spécifique, peut même devenir une sonde bien adaptée pour l'étude des systèmes biologiques. Nous proposons ici une méthode de mesure de la reconnaissance spécifique entre un peptide et un matériau non biologique afin d'envisager par la suite la fonctionnalisation des pointes AFM. Cette méthode exploite des nanoparticules fonctionnalisées avec des séquences d'acides aminés, synthétisées à partir de résultats d'approche de biologie moléculaire. Ces séquences peptidiques seront ensuite fixées sur une pointe AFM sur laquelle est ancré un nanotube de carbone ou sur une pointe usinée avec un faisceau d'ions focalisés. La fonctionnalisation se réalise ensuite par trempage, à l'aide d'un AFM dynamique, de la pointe oscillante dans une solution diluée de nanoparticules. Les mesures des déplacements de fréquence et de la dissipation peuvent nous indiquer comment les nanoparticules interagissent avec la pointe.
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Bernard, Charlotte. "Propriétés mécaniques des nanotubes de carbone en tant que nanosondes et leurs fonctionnalisation par bio-nanoparticules." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13455.
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La fixation d'un nanotube de carbone à l'extrémité d'une pointe AFM constitue une des approches priviliégiées pour améliorer l'exploitation des sondes locales de force. Nous présentons ici une étude comparative de nanotubes de carbone obtenus par dépôt chimique de vapeur soit en simple ou double feuillets (diamètre typique de l'ordre de 2 à 4 nm) soit en multiples fuillets (diamètre de l'ordre de 70 nm) ancrés sur la pointe. L'étude en mode dynamique de modulationde fréquence des propriétés mécaniques des nanotubes permet de mettre en évidence la compétition entre l'adhésion du nanotube sur la surface et l'énergie élastique stockée au cours de sa déformation. En tant que nanosonde, le nanotube de carbone présente plusieurs avantages et, par le bias d'une fonctionnalisation spécifique, peut même devenir une sonde bien adaptée pour l'étude des systèmes biologiques. Nous proposons ici une méhode de mesure de la reconnaissance spécifique entre un peptide et un matériau non biologique afin d'envisager par la suite la fonctionnalisation des pointes AFM. Cette méthode exploite des nanoparticules fonctionnalisées avec des séquences d'acides aminés, synthétisées à partir de résultats d'approche de biologie moléculaire. Ces séquences peptidiques seront ensuite fixées sur une pointe AFM sur laquelle est ancré un nanotube de carbone ou sur une pointe usinée avec un faisceau d'ions focalisés. La fonctionnalisation se réalise ensuite par trempage, à l'aide d'un AFM dynamique, de la pointe oscillante dans une solution diluée de nanoparticules. Les mesures des déplacements de fréquence et de la dissipation peuvent nous indiquer comment les nanoparticules interagissent avec la pointe.
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Chappaz, Baptiste. "Imagerie moléculaire corrélative de nanosondes fonctionnalisées pour l’étude de l’hétérogénéité physico-chimique spatiale de microorganismes associés aux surfaces." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLS125/document.
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Toutes les interfaces solide-liquide sont potentiellement propices à l’adhésion bactérienne et à la formation de biofilms. Comprendre les mécanismes d’organisation de cette vie sur les surfaces (bioadhésion) constitue un défi scientifique passionnant ; c’est aussi un impératif pour apporter des réponses pertinentes aux questionnements de la société et des industries sur la manière de minimiser les effets délétères des biofilms mais aussi exploiter leurs nombreuses potentialités pour différentes applications. Etudier la bioadhésion, c’est disséquer à l’échelle moléculaire l’ensemble des paramètres physico-chimiques et biologiques qui vont contrôler l’adhésion des cellules aux surfaces, leur prolifération, les interactions entre elles jusqu’à former une structure 3D. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail de thèse où nous avons combiné des outils de la physique (imagerie de fluorescence, imageries électroniques) et de la chimie (nanoparticules fluorescentes de polystyrène fonctionnalisées avec des ammoniums quaternaires ou des groupements carboxylates leur conférant respectivement un caractère cationique ou anionique) pour visualiser et quantifier l’adhésion de deux souches bactériennes d’intérêt dans l’industrie alimentaire, Lactococcus lactis et Listeria innocua, un modèle non pathogène de Listeria monocytogenes. Nous avons pu mettre en évidence une microhétérogénéité de charge positive à la surface des bactéries qui joue un rôle significatif aussi bien dans l’adhésion des cellules au substrat que dans la formation des biofilmsAll solid-liquid interfaces are potentially conducive to bacterial adhesion and biofilm formation. Understanding the mechanisms of this life organization on surfaces (bioadhesion) is an exciting scientific challenge; it is also imperative to provide relevant answers to questions of society and industry on how to minimize the deleterious effects of biofilms but also exploit their potential for different applications. Studying bioadhesion requires to dissect all the physico-chemical and biological parameters, at the molecular level, that control cell adhesion to surfaces, their proliferation, the interactions between them to form a 3D structure. It is the purpose of this thesis: physical (fluorescence imaging, electronic imaging) and chemical tools (polystyrene fluorescent nanoparticles functionalized with quaternary ammonium or carboxylate groups, conferring a cationic or anionic character respectively) were combined to visualize and quantify the adhesion of two bacterial strains of interest in the food industry, Lactococcus lactis and Listeria innocua, a non-pathogenic model of Listeria monocytogenes. The results highlight a positive charge microheterogeneity on the bacteria surface that plays a significant role both in cell adhesion to the substrate as in the biofilm formation.les in order to modulate them. Besides the impact on adhesion to glass, the effect on the resulting biofilm growth were also controlled, showing the importance of surface properties of bacteria in the process of bio-contamination of substrates
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Basti, henda. "Mise au point de nanosondes magnétiques chauffantes pour l'hyperthermie : synthèse, fonctionnalisation et évaluation de la puissance de pertes spécifiques." Paris 7, 2010. http://www.theses.fr/2010PA077258.
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L'utilisation de nanoparticules magnétiques est aujourd'hui en plein essor dans le domaine des nanobiotechnologies. Elles sont envisagées à la fois pour l'imagerie médicale, la vectorisation médicamenteuse et le traitement du cancer par hyperthermie. Parmi ces matériaux, les particules de ferrites spinelles semblent être très prometteuses en particulier pour la réalisation de fluides magnétiques chauffant. Quelques difficultés techniques restent néanmoins à surmonter. Pour l'hyperthermie par exemple, il est nécessaire de contrôler la température dans les tissus, d'assurer la biocompatibilité des agents chauffants (les particules) dans les milieux physiologiques et d'adresser spécifiquement ceux-ci vers des cibles biologiques. L'utilisation de nanosondes magnétiques avec des températures de Curie proches des températures thérapeutiques serait un moyen d'atteindre un tel objectif puisque les nanoparticules ne chauffent que tant qu'un ordre magnétique existe en leur sein. Le travail de thèse a porté sur l'élaboration en milieu polyol de nanoparticules de ferrites de type Znl-xMxFe2O4 (M =Fe, Co, Mn and Ni; x=0,l ou x=0,2), leur caractérisation et leur évaluation en tant qu'agents chauffants pour l'hyperthermieMagnetic nanoparticles are increasingly winning Nanobiotechnology area as being nowadays used in several biomedical applications such as MRI imaging, drug vectorization and hyperthermia. Among theses materials, ferrite nanoparticles are known to be very promising, particularly, for heating magnetic fluids. Yet, some technical difficulties have to be overcome, for example: the necessity of assuring the biocompatibility of the heating agents with the physiological environment and addressing them specifically to the targeted cells. However, the most important problem is to control their temperature of heating into the tissues. Actually, the use of magnetic nanoparticles with a Curie temperature (Te) close to the therapeutic temperature range would solve this problem in as much as particles warm up only when there is some magnetic order within them. With this aim on mind, we synthesized via the so-called polyol process quasi-isotropic in shape, highly crystalline monodisperse spinel ferrite nanoparticles with the following chemical composition Znl-xMxFe2O4 (M = Fe, Co, Mn and Ni; x=0,l or x=0,2). After their preparation, nanoparticles were characterized, suitably functionalized and eventually transferred in an aqueous medium to form stable colloids for evaluation of their Specific Adsorption Rate (SAR)
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Truillet, Charles. "Nanosondes AGuIX® pour le théragnostic : étude des marquages par des radionucléides et émetteurs pour de la thérapie photodynamique (PDT)." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10294.
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Depuis une vingtaine d'années, la recherche dans le domaine des nanoobjets pour de l'imagerie et de la thérapie devient de plus en plus importante. En effet, les nanoparticules présentent de nombreux avantages par rapport aux composés moléculaires : leur temps de résidence dans le système sanguin est plus long ; la nanoparticule peut contenir une grande quantité de molécules actives ; les nanoparticules peuvent contenir plusieurs fonctionnalités grâce à leur multimodalité ; et elles peuvent s'accumuler dans les zones cibles grâce à un ciblage passif ou actif. Dans ce cadre, nous proposons une nouvelle structure hybride AGuIX® de taille inférieure à 5 nm, constituée d'une matrice de polysiloxane à la surface de laquelle sont greffés des complexes de gadolinium et des ligands libres. Ces nanoparticules ont été développées pour des applications en imagerie (IRM, scintigraphie, fluorescence) ainsi que des applications en thérapie (radiothérapie). Le but de la thèse consiste d'une part à maîtriser le mécanisme de synthèse, caractériser les nanoparticules par le développement de techniques originales et enfin à exploiter les propriétés multimodales de la nanoparticule afin de proposer plusieurs solutions en imagerie et en thérapie. Les tests biologiques montrent un fort potentiel des nanoparticules pour des applications biologiques. Dans un premier temps, les nanoparticules ont été couplées à des photosensibilisateurs afin d'induire un autre mode de thérapie : la PDT. Ce couplage a permis de travailler sur les mécanismes physiques opérant dans ce modèle. Afin de proposer une dualité en imagerie, les particules AGuIX® ont été marquées par différents isotopes radioactifs. Pour cela, la nanoparticule a été modifiée par l'ajout de ligands spécifiques complexant certains isotopes. Cette étude a abouti également sur le recherche d'un autre mode de thérapie possible avec les AGuIX® : la curie thérapieNanoparticles research has become one of the most promising way for biological applications. They present alternative solutions to the traditional diagnostic and therapeutic methods thanks to (i) their appropriate size and surface which can enhance circulation time in the blood, (ii) their large compartments able to contain considerable amounts of imaging or drugs agents, (iii) their multimodality which makes them potential multifunctional nanoplatforms for both diagnosis and therapy (theranostic), (iv) their capacity to target disease by their appropriate size and surface of by specific targeting moieties grafted on their surface. We propose a new sub-5 nanometer nanoparticles multimodal nanoparticle (called AGuIX®), composed of a polysiloxane network surrounded by gadolinium chelates and free chelates. They have previously demonstrated their efficiency for multimodal imaging and theranostic applications, especially MRI, scintigraphy and fluorescence imaging and radiotherapy. The aim of the thesis was to characterize the synthesis and the nanoparticles in order then to explore the multi-possibilities of therapy and imaging of these nanoparticles AGuIX®. Original characterizations technics were developed. The intrinsic measured properties of AGuIX® solutions fulfill the conditions for potential clinical applications, a wide series of biological tests have been performed. Then first, the coupling of the AGuIX® with another therapy method was explored: PDT effect with photosensitizers grafting on the surface of the nanoparticles. A good understanding of the mechanism was studied. The multimodality of imaging was tested by the labeling with radioactive elements on the surface of the nanoparticles. It was necessary to use a specific ligand in order to obtain high labeling yield. The coupling MRI/scintigraphy is one of the major field in order to have an imaging agent with high resolution and high sensitivity. This study was the opportunities to try to couple another therapy technic: brachytherapy
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Gaceur, Meriem. "Nanosondes bimodales pour l'imagerie médicale par résonance magnétique et par fluorescence optique : synthèse, caractérisation et évaluation de leur toxicité in vitro." Paris 7, 2012. http://www.theses.fr/2012PA077020.
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L'utilisation de matériaux semi-conducteurs est aujourd'hui en plein essor dans le domaine des nanobio technologies, notamment pour l'imagerie médicale. En particulier, les particules luminescentes magnétiquement diluées semblent être très prometteuses en tant que nanosondes bimodales en imagerie par résonance magnétique (IRM) et l'imagerie par fluorescence optique (EFO). Ce travail de thèse présente, dans un premier temps, l'optimisation du protocole de synthèse en milieu polyol de nanoparticules de type Zn₁₋MxS (x < 0,4) paramagnétiques et luminescentes. Puis, nous nous sommes intéressés à la préparation d'une solution aqueuse colloïdale de ces nanoparticules après leur fonctionnalisation par l'acide mercaptoacétique. Par ailleurs, en plus des caractérisations magnétiques effectuées sur les poudres, les résultats IRM effectués sur les colloïdes ainsi préparés confirment le comportement paramagnétique des particules de Zn₁₋xJMxS avec des valeurs de relaxivité longitudinale ri, mesurées à l'ambiante et à 3. 0 T, de 20 et 74 mM⁻¹. S⁻¹ pour une teneur respective en Mn²⁺ de 10 et 30 %. De plus, ces colloïdes émettent dans le visible (bleu) après une excitation à 405 nm. Pour permettre une éventuelle application de ces systèmes comme sondes, l'évaluation des risques de cyto- et génotoxicité des particules est indispensable. Elle a été réalisée sur des cellules ovariennes de hamster chinois (CHO) et a montré l'absence d'effets cyto- et génotoxiques avérés dans la gamme de concentrations étudiées (1 - 100 ug/mL) sur ces cellules. Ces résultats forts prometteurs, nous encouragent à considérer sérieusement les nano-objets préparés comme nanosondes bimodales pour l'imagerie duale par IRM et IFOSemi-conductive nanomaterials have become of great interest lately in biotechnology area especially in medical imaging. Typically, magnetically diluted luminescent nanoparticles offer a real profit as potentially being bimodal probes in magnetic resonance imaging (RMI) and optical fluorescence imaging (OFI). The present work, firstly deals with the optimization through a polyol process of the synthesis of paramagnetic and fluorescent Zn!. XMnxS (x < 0,4) nanoparticles, secondly their functionalization with mercapto-acetic acid and eventually the preparation of their aqueous based colloids. The magnetic characterization and MRI measurements performed on post functionalized nanoparticles respectively before and after their dispersion as stable colloids both confirm the paramagnetic behavior of Zni_xMnxS (x < 0,4) nanomaterials. Indeed, regarding MRI, longitudinal relaxivity r₁ at room temperature and at 3. 0 T is of 20 and 74 mM⁻¹. S⁻¹ for a Mn²+ amount of respectively 10 and 30 %. Moreover, these colloids emit in the visible light range (blue) when excited at 405 nm. The use of these probes in any possible medical application is not conceivable unless their cyto- and genotoxicities are evaluated. Therefore, a serious study was carried out on chinese hamster ovarian cells (CHO) and evidenced the absence of any cyto- or genotoxic effects on these latter in the range of the nanoparticle studied concentrations (1-100 Hg/mL). These results make us seriously consider the ZnMnS hybrids as potential bimodal probes for dual MRI and OFI imaging
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Kaja, Khaled. "Développement de techniques nano-sondes pour la meusre du travail de sortie et application aux matériaux en microélectronique." Phd thesis, Grenoble, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00515370.
Full textAbstract:
La mesure fiable et spatialement résolue du travail de sortie de matériaux et nanostructures est l'un des problèmes les plus importants en caractérisation de surface avancée pour les applications technologiques. Parmi les méthodes de mesure du travail de sortie disponibles, la microscopie à sonde de Kelvin (KFM), basé sur l'AFM, et la spectromicroscopie de photoémission d'électrons par rayons X (XPEEM) apparaissent comme les méthodes les plus prometteuses. Nous nous sommes intéressés dans cette thèse à l'investigation de la mesure locale du travail de sortie par KFM sous air ainsi qu'à l'étude de la complémentarité entre les mesures obtenues par KFM et XPEEM. Nous présentons tout d'abord une analyse des variations des mesures KFM avec la distance pointe-échantillon sur différents échantillons métalliques. Ces variations peuvent être expliquées par un modèle simple basé sur des transferts de charges de surfaces associés à l'inhomogénéité locale du travail de sortie. L'influence de la pointe, de l'environnement et des paramètres expérimentaux a été aussi étudié. Nous avons ensuite mis en évidence une augmentation de la résolution spatiale de l'imagerie KFM sous air grâce à la mise en oeuvre, sur le microscope commercial, d'un mode combiné AFM-KFM basé sur l‘acquisition simultanée des mesures KFM et de la topographie de surface. Enfin, nous nous sommes focalisés sur la caractérisation croisée par KFM et XPEEM de couches de graphène épitaxiées sur un substrat SiC(0001). Les images du travail de sortie obtenues par KFM sous air permettent de révéler qualitativement, avec une grande résolution spatiale, l'hétérogéneité de ces couches en surface. La mesure complémentaire par XPEEM spectroscopique au seuil de photoémission montre que cette hétérogéneité est liée à l'augmentation du travail de sortie local dû à une épaisseur de graphène variant entre 1 et 4-5 monocouches d'après la littérature. Ceci est corrélé qualitativement avec les intensités locales Si2p et C1s extraites des images XPEEM correspondantes. Des voies pour la compréhension de cette évolution atypique du travail de sortie d'un matériau, sont esquissées d'après la littérature disponible et les résultats micro-spectroscopiques, en terme de couplage électronique avec le substrat SiC.
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Zamarion, Vitor de Moraes. "Estudos e aplicações de ressonância plasmônica superficial em nanosondas SERS." Universidade de São Paulo, 2008. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46134/tde-28032008-092022/.
Full textAbstract:
Através da modificação adequada da superfície de nanopartículas de ouro com uma molécula sulfurada que apresenta vários sítios de coordenação, foi possível desenvolver um conceito interessante de sensoriamento quantitativo conjugado ao efeito SERS. Estudos com sistemas desse tipo permitem explicar não apenas como uma molécula se liga a uma superfície, mas também como aproveitar essas informações para elaborar sensores de alta sensibilidade. Entretanto, as teorias eletrodinâmico-quânticas que regem as interações dos plasmons de superfície ainda estão sendo trabalhadas. Dessa forma, o presente trabalho procura explorar as teorias atuais sobre a origem dos plasmons e as interações plasmônicas entre as partículas. Essas interações promovem fenômenos de intensificação do espalhamento Raman por superfície e também foram discutidas. Visando conhecer e compreender os fenômenos envolvidos, foram sintetizadas nanopartículas de ouro estabilizadas com 2,4,6-trimercapto-1,3,5-triazina e estudada a química do ligante na superfície das nanopartículas de ouro. Além disso, foi estudada a influência dos equilíbrios ácido-base nos espectros SERS e monitorou-se as bandas mais diretamente sensíveis ao pH, associando as mudanças observadas aos diversos equilíbrios das espécies presentes em solução. Por fim, explorou-se o conceito de sensoriamento através das mudanças nos modos vibracionais dos espectros SERS, na formação de complexos em superfície.Surface modification of gold nanoparticles with a molecule exhibiting several coordination points, allowed to elaborate an interesting concept for quantitative sensing conjugated with the SERS effect. In such systems it is important to know how the molecule binds to the surface, since, based on those informations one can elaborate sensors displaying high sensibility.. However, in dealing with the interaction of nanoparticles with light, the electrodynamic-quantum theories related to the interactions of the surface plasmons are not yet completely developed. In this way, in this t dissertation we made use of the current theories to understand the origin of the plasmons and of how they interact with the the nanoparticles. We have synthesized gold nanoparticles stabilized with 2,4,6-trimercapto-1,3,5-triazine and studied the ligand chemistry at the particles surface.. The influence of acid-base equilibria was studied based on the changes of the SERS spectra SERS with the pH, and interpreted in terms of the several equilibria of the species in solution. Finally, a new sensing concept, based on the observed changes in the SERS spectra in the presence of metal ions, was successfully demonstrated.
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Devès, Guillaume. "Analyse chimique quantitative à haute résolution spatiale par microsonde et nanosonde nucléaires." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14084/document.
Full textAbstract:
Etudier le rôle des éléments traces à l’échelle cellulaire requiert des outils analytiques de pointe. Nous avons développé une nouvelle méthodologie précise de la répartition des éléments chimiques cellulaires à partir d’une combinaison des méthodes d’analyse par faisceaux d’ions PIXE, RBS et STIM. Cette méthodologie s’appuie fortement sur le développement d’un logiciel (Paparamborde) pour le traitement quantitatif des expériences STIM. La validité de cette méthode ainsi que ses limites sont discutées. La méthode STIM-PIXE-RBS permet de quantifier la composition en éléments traces (µg/g) avec une incertitude de mesure évaluée à 19,8% dans des compartiments cellulaires de masse inférieure à 0,1 ng.Une des limites de la méthode réside dans le faible nombre d’échantillons analysables en raison à la fois du temps minimum nécessaire pour réaliser une acquisition et de l’accès limité aux plateformes d’analyse par faisceaux d’ions. C’est pourquoi nous avons également développé une base de données pour la capitalisation des compositions chimiques cellulaires (BDC4). Cette base de données s’inscrit dans la logique de l’utilisation de la composition chimique cellulaire comme un traceur de l’activité biologique, et doit permettre à terme de définir des compositions chimiques de référence pour les différents types cellulaires analysés.L’application de la méthodologie STIM-PIXE-RBS à l’étude de la toxicologie nucléaire du cobalt permet d’illustrer son intérêt en pratique. En particulier, l’analyse STIM s’avère indispensable dans le cas d’échantillons présentant une perte de masse organique au cours de l’analyse PIXE-RBSThe study of the role of trace elements at cellular level requires the use of state-of-the-art analytical tools that could achieve enough sensitivity and spatial resolution. We developed a new methodology for the accurate quantification of chemical element distribution in single cells based on a combination of ion beam analysis techniques STIM, PIXE and RBS. The quantification procedure relies on the development of a STIM data analysis software (Paparamborde). Validity of this methodology and limits are discussed here. The method allows the quantification of trace elements (µg/g) with a 19.8 % uncertainty in cellular compartments with mass below 0.1 ng.The main limit of the method lies in the poor number of samples that can be analyzed, due to long irradiation times required and limited access to ion beam analysis facilities. This is the reason why we developed a database for cellular chemical composition capitalization (BDC4). BDC4 has been designed in order to use cellular chemical composition as a tracer for biological activities and is expected to provide in the future reference chemical compositions for any cellular type or compartment.Application of the STIM-PIXE-RBS methodology to the study of nuclear toxicology of cobalt compounds is presented here showing that STIM analysis is absolutely needed when organic mass loss appears during PIXE-RBS irradiation
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Grausem, Jérôme. "Analyse du champ proche optique inélastique : réalisation et applications d'une nanosonde pour la spectrométrie Raman." Nancy 1, 1998. http://www.theses.fr/1998NAN10290.
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Nous avons développé un microscope permettant une analyse spectrale du champ proche optique inélastique. L’instrument réalisé permet de dépasser la résolution spatiale des microsondes Raman confocales traditionnelles et d'obtenir une signature spectrochimique locale à une échelle sub-longueur d'onde (typiquement 100 nm) des hétérogénéités de surface à une interface. Le travail présenté dans ce mémoire comporte quatre parties. La première est un rappel bibliographique sur la microscopie optique en champ proche. Dans une seconde étape, nous avons étudié les différents problèmes poses par l'adaptation d'un microscope optique en champ proche (SNOM) aux exigences de la spectrométrie Raman. Le SNOM ainsi réalisé utilise des fibres optiques taillées en pointe et métallisées en tant que nanodétecteurs de lumière et permet d'enregistrer le spectre Raman de champ proche d'une zone sub-longueur d'onde de l'échantillon. Une méthode de sélection développée au laboratoire permet d'éliminer les sondes présentant une ouverture optique trop importante et de vérifier le caractère sub-longueur d'onde de l'ouverture en cours d'expérience. La régulation de la distance pointe-échantillon s'effectue par l'intermédiaire d'une boucle d'asservissement fondée sur une détection optique des forces de cisaillement entre la pointe et l'échantillon. Le SNOM est couplé a un microscope optique traditionnel par l'intermédiaire d'un objectif de type Cassegrain. Ainsi, concomitamment a l'acquisition du spectre Raman de champ proche, il est possible en champ lointain de visualiser la zone sondée par la pointe et d'en enregistrer le spectre Raman classique (résolution spatiale latérale de 2 m). La troisième étape de ce travail a consisté à modéliser le transfert d'information entre l'échantillon et la pointe dans le cadre d'une expérience de spectrométrie Raman en champ proche sur du tétrachlorure de carbone. Enfin, la dernière partie présente quelques applications mettant en évidence les apports et la complémentarité de la spectrométrie Raman de champ proche par rapport à la spectrométrie Raman de champ lointain.
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Reinert, Tilo. "Focussed MeV-Ion Micro- and Nano-Beams in the Life Sciences." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Leipzig, 2016. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-197802.
Full textAbstract:
This work presents the development of a sub-micron nuclear microprobe for applications in the life sciences. It includes quantitative trace element analysis with sub-micron spatial resolution, 2D- and 3D-microscopy of density distributions and the targeted irradiation of living cells with counted single ions. The analytical methods base on particle induced X-ray emission spectrometry (PIXE), Rutherford backscattering spectrometry (RBS), scanning transmission ion microscopy (STIM) and STIM-tomography. The specific development of the existing nuclear microprobe LIPSION led to an improved performance of the capabilities for trace element analysis. For sub-micron analysis the spatial resolution could be improved to 300 nm at a sensitivity of about 1 µg/g for metal ions in biological matrices; for a resolution of 1 µm the sensitivity was improved to 200 ng/g (3 µmol/l). This habilitation thesis comprises a short general introduction including the motivation to utilize focussed high energy ion beams, an overview on the applications and actual research fields. The introduction is followed by the basic principles of the equipments and analytical methods. An estimation of the limits of resolution for element analytical and single ion techniques is given for the Leipzig system. Thereafter, selected studies from different research areas are presented. The first presented application is a study from environmental air pollution research. It is demonstrated that the microscopic elemental analysis of single aerosol particles can be used to assess the contributions from different sources. A further example is the analysis of the distribution of nanoparticles in skin cross-sections for a risk assessment of the applications of nanosized physical UV-filters in cosmetic products. The risk assessment is followed by the micro-analysis of trace elements, especially of bound metal ions, in brain sections on the cellular and sub-cellular level. After this the application of focussed MeV ion beams in low dose radiobiological research is presented. Finally, the analysis of 3D-density distributions by proton micro-tomography is demonstrated. A summary concludes on the applications and gives an outlook to further applications and methodological developments. The appendix comprises the relevant publications of the authorDie vorliegende Arbeit etabliert für Anwendungen in den Lebenswissenschaften den Einsatz hochfokussierter MeV-Ionenstrahlen für nuklear-mikroskopische Methoden der quantitativen Spurenelementanalyse, der 2D- und 3D-Dichtemikroskopie sowie für die gezielte Bestrahlung einzelner lebender Zellen für radiobiologische Experimente. Zur Anwendung kamen die Methoden ortsaufgelöste Protonen induzierte Röntgenfluoreszenzanalyse (particle induced X-ray emission - PIXE), Spektrometrie rückgestreuter Ionen (Rutherford backscattering spectrometry - RBS) und Rastertransmissionsionenmikroskopie (scanning transmission ion microscopy - STIM). Durch eine gezielte Weiterentwicklung des bestehenden Ionenstrahlmikroskops, der Hochenergie Ionennanosonde LIPSION, konnte die Ortsauflösung für Spurenelementanalyse auf unter 300 nm verbessert werden, beziehungsweise die Sensitivität für Metallionen in biologischen Proben auf unter 200 ng/g (3 µmol/l) bei einer Ortsauflösung von 1 µm verbessert werden. Die Habilitationsschrift umfasst eine kurze allgemeine Einleitung einschließlich der Motivation für den Einsatz fokussierter MeV-Ionenstrahlen sowie einen Überblick über die Anwendungsgebiete und aktuellen Forschungsschwerpunkte. Danach werden kurz die Grundlagen der Technik und Methoden vorgestellt, gefolgt von einer Abschätzung der Auflösungsgrenzen für Elementanalysen und Einzelionentechniken. Danach werden ausgewählte Anwendungen aus verschiedenen Forschungsgebieten vorgestellt. Das erstes Beispiel ist aus der Umweltforschung. Es wird dargestellt, wie mittels ortsaufgelöster Elementspektroskopie eine Abschätzung der Feinstaubbelastung nach Beiträgen einzelner Verursacherquellen erfolgen kann. Dann folgt als Beispiel eine ortsaufgelöste Analyse der Verteilung von Nanopartikeln aus Sonnencremes in Hautquerschnitten zur Risikoabschätzung der Anwendungen von Nanotechnologie in kosmetischen Produkten. Desweiteren werden Studien der Spurenelementverteilung, speziell der von gebundenen Metallionen, in Hirnschnitten auf zellulärer und subzellulärer Ebene erläutert. Das anschließende Beispiel erläutert die Anwendung niedriger Energiedosen in der Radiobiologie anhand des Beschusses einzelner lebender Zellen mit abgezählten einzelnen Ionen. Als letztes Beispiel wird die Anwendung hochfokussierter Ionenstrahlen für die Mikrotomographie gezeigt. Abschließend folgt eine zusammenfassende Bewertung der vorgestellten Anwendungen mit einem Ausblick auf weitere Anwendungen und methodische Entwicklungen. Der Arbeit sind die relevanten Veröffentlichungen mit Beteiligung des Autors als Anhang beigefügt
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Le, Nader Victor. "Approche expérimentale et théorique de la diffusion Raman exaltée : résonance des plasmons de surface et effet de pointe." Phd thesis, Université de Nantes, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00559365.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse s'articule autour des phénomènes d'exaltation de la diffusion Raman grâce aux propriétés optiques des métaux nobles (Or et Argent). Des expériences de Spectroscopie Raman Exaltée de Surface (SERS : Surface Enhanced Raman Spectroscopy) et de Spectroscopie Raman Exaltée par sonde locale (TERS : Tip Enhanced Raman Spectroscopy) ont permis l'exploration des ces phénomènes. Le premier volet de ce travail a consisté en la préparation de substrats « SERS-actifs » et en l'analyse de leurs pouvoir exaltant. Trois types de substrats ont été élaborés au laboratoire afin d'étudier les paramètres d'influence (structuration de la surface, longueur d'onde et polarisation de la lumière incidente, nature du métal, etc...). Le second volet du travail a été consacré à la mise en place d'un dispositif TERS. La conception des pointes métalliques a fait l'objet d'une attention particulière. De plus, un module a été élaboré afin d'associer un système de nano-positionnement de la pointe à un Raman confoncal commercial. Ce module a aussi été conçu pour permettre de focaliser le faisceau laser à l'extrémité de la nano-sonde métallique. La conception des outils ainsi que la compréhension des résultats expérimentaux sont corrélés à une analyse numérique. Les sources électromagnétiques (plasmons de surface et effet de pointe) de l'amplification de la diffusion Raman sont étudiées avec l'appui de simulations numériques par la méthode des éléments finis. Enfin les aspects chimiques des phénomènes d'exaltation sont abordés par DFT (Density Functiunal Theory).
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Al-Kattan, Ahmed. "Développement de nano-systèmes hybrides à base d'apatites biomimétiques en vue d'applications biomédicales en cancérologie." Thesis, Toulouse, INPT, 2010. http://www.theses.fr/2010INPT0042/document.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l’élaboration et la caractérisation physico-chimique de nanoparticules hybrides à base d’apatites phosphocalciques biomimétiques proches du minéral osseux, en vue d’applications dans le domaine du diagnostic de cancers voire de thérapeutique. Dans cette étude, une formulation colloïdale a été développée en milieu aqueux à partir de sels aisément manipulables et en présence d’un dérivé phospholipidique (2-aminoéthylphosphate, AEP) jouant le rôle d’agent dispersant et permettant de contrôler la taille moyenne des nanoparticules (dans la gamme 30-100 nm). L’effet de paramètres expérimentaux majeurs (pH, concentrations, température) a été déterminé. La complémentarité des données analytiques (analyses chimiques, spectroscopie FTIR, diffraction des rayons X, diffusion de la lumière, MET, mesures de potentiel zêta) nous a permis de proposer un modèle descriptif des nanoparticules colloïdales mettant en jeu la présence de complexes entre Ca2+ et AEP- en surface de nanocristaux d’apatite. La possibilité de conférer des propriétés de luminescence a été démontrée, par substitution d’ions Ca2+ par des ions europium Eu3+, et une durée de vie de luminescence de l’ordre de la milliseconde permet d’envisager l’étude de matériel biologique. Plus ponctuellement, l’adsorption additionnelle d’acide folique a été étudiée, avec pour objectif final le ciblage de cellules cancéreuses. Divers aspects liés à une potentielle utilisation dans le domaine biomédical ont également été abordés, tels que la purification de telles suspensions par dialyse, la possibilité d’une remise en suspension après lyophilisation, l’évaluation de leur cytotoxicité, l’étude de leur potentiel proinflammatoire par interaction avec des macrophages humains, et une étude préliminaire de l’internalisation de ces nanoparticules par des cellules cancéreuses. Ce travail a permis de développer une « preuve de concept » permettant d’envisager l’utilisation future de tels nano-systèmes colloïdaux dans le domaine biomédical, et en particulier en oncologieThis work deals with the synthesis and physico-chemical characterization of hybrid nanoparticles based on biomimetic calcium phosphate apatites close to bone mineral, in view of applications in the field of cancer diagnosis, or therapeutics. In this study, a colloidal formulation has been developed in aqueous medium, from easily-handled salts and in the presence of a phospholipid moiety (2-aminoethylphosphate, AEP) acting as dispersing agent and allowing the control of the mean nanoparticle size (in the range 30-100 nm). The effect of major experimental parameters (pH, concentrations, temperature) has been determined. Complementary analytical data (chemical analyses, FTIR spectroscopy, XRD, dynamic light scattering, TEM, zeta potential measurements) enabled us to propose a descriptive model for the colloidal nanoparticles, involving the presence of complexes between Ca2+ and AEP- on the surface of apatite nanocrystals. The possibility to confer luminescence properties was demonstrated by way of ionic substitutions of some Ca2+ ions by europium Eu3+ ions, allowed us to envision the study of biological material. The additional adsorption of folic acid was also addressed, with the final aim to target cancer cell. Other aspects linked to a potential future use of these nano-systems in the biomedical field were also examined, such as the purification of these suspensions by dialysis, the possibility to resuspend the nanoparticles after freeze-drying, the evaluation of their cytotoxicity, the study of the pro-inflammatory potential by following interactions with human macrophages, and a preliminary study of their internalization by cancer cells. This work enabled us to develop a « proof of concept » allowing one to envision the future use of such colloidal nano-systems in the biomedical field, and in particular in oncology
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Coustets, Mathilde. "La lectine de Xerocomellus Chrysenteron, un nano-objet théranostique pour l’imagerie et le traitement des cancers épithéliaux : preuve de concept appliquée aux carcinoses péritonéales d’origine ovarienne." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30102.
Full textAbstract:
Le développement de thérapies ciblées et des techniques d’imagerie est un défi majeur en santé, particulièrement dans les pathologies cancéreuses. Les carcinoses péritonéales sont habituellement causées par une dissémination de cellules tumorales au sein de la cavité abdominale, ce qui est le cas de 85% des patientes atteintes d'un cancer ovarien et plus de 10% des patients atteints d’un cancer colorectal. Dans les deux cas, les traitements consistent en une chirurgie (cytoréduction), aussi complète que possible, accompagnée de chimiothérapies. L'amélioration de la survie globale des patients passe par le développement de technologies parallèles comme de nouveaux outils diagnostiques pour détecter des implantations précoces dans le péritoine, le blocage de la dissémination de cellules cancéreuses pendant et après la chirurgie, ou encore la combinaison de chimiothérapies et de traitements ciblés intrapéritonéaux.Ce projet de thèse consiste à aborder ces différents aspects par l'utilisation d'un nanocontainer protéique multifonctionnel. L’objectif est d’optimiser cette protéine, appartenant à la famille des lectines, pour envisager son développement en tant qu'outil théranostique dans le cadre du diagnostic et des traitements de cancers épithéliaux. La lectine de Xerocomellus chrysenteron, à l’origine extraite d’un champignon supérieur comestible, présente une forte affinité pour un biomarqueur glycosidique des carcinomes, l’antigène de Thomsen-Friedenreich (antigène TF ou CD176). De plus, la présence d’une large cavité hydratée au centre de cet assemblage protéique (homotétramère) permet d’envisager le confinement et l’adressage spécifique de molécules thérapeutiques à des cellules épithéliales cancéreuses.Nous avons commencé par établir la preuve de concept de la délivrance ciblée de molécules thérapeutiques dans plusieurs lignées d’adénocarcinomes ovariens humains (OVCAR-3, SKOV-3, IGROV-1). Le marquage de la lectine dans le proche infrarouge a permis de confirmer le mécanisme de délivrance et prouver que la molécule thérapeutique avait bien été endocytée grâce à son confinement dans le nanocontainer. La protéine marquée a également été utilisée pour valider son utilisation comme nanosonde pour la détection de nodules tumoraux submillimétriques dans le péritoine. Cette détection est faite par imagerie de fluorescence in vivo dans des modèles précliniques de carcinose péritonéale ovarienne préalablement développés à partir de lignées cellulaires. La combinaison des deux propriétés de la protéine (sonde et container) permet d’envisager son utilisation en nanothéranostique intrapéritonéale. Afin de confirmer ce développement prometteur, il sera nécessaire d’établir la preuve de concept sur des modèles murins plus pertinents de la situation clinique développés à partir de tumeurs issues de patientes (Patient Derived Xenografts, PDX)The development of targeted therapy and imaging tools is a major challenge in human health, particularly in cancer pathologies. Peritoneal carcinomatosis is usually caused by scattering of cancer cells within the abdominal cavity, which is the case for 85% of ovarian cancer patients and more than 10% of colorectal cancer patients. In both cases treatments include a cytoreductive surgery, as complete as possible, and chemotherapies. Patients overall survival improvement can be reach with the development of parallel technologies such as new diagnostic tools to detect early implantations in the peritoneal cavity, agents to block the spreading of cancer cells detached during the surgical procedure, or combining chemotherapies and intraperitoneal targeted drug delivery.This project involves reaching all those aspects by using a unique multifunctional nanocontainer protein. The aim is to maximize this protein, which belongs to the lectin family, to consider its development as a theranostic tool as part of epithelial cancers diagnostic and treatment. Xerocomellus chrysenteron lectin, originally extracted from an edible higher mushroom, has a strong affinity for a carcinoma glycan biomarker, the Thomsen-Friedenreich antigen (TF antigen). Furthermore, a large hydrated inner cavity located in the middle of the tetrameric assembly of the protein led us to consider the containment and specific addressing of therapeutic molecules to epithelial cancerous cells expressing TF antigen. We first established the proof of concept for the targeted drug delivery of therapeutic molecules in several human ovarian adenocarcinoma cell lines (OVCAR-3, SKOV-3, IGROV-1). The labelling of the lectin in near infrared allowed us to confirm the mechanism implicated in the delivery and prove that the uptake of the molecule within the cells was due to its containment in the nanocontainer. The labelled protein was also used also to validate it as a nanoprobe for the detection of submillimeter nodules in the peritoneal cavity. This detection was made by in vivo fluorescence imaging in preclinical models of ovarian peritoneal carcinomatosis developed beforehand using established cell lines. The combination of these two properties of the protein (probe and container) permits to consider its use in intraperitoneal nanotheranostic. To confirm this promising development, it will be necessary to establish the proof of concept for theranostic aspects in mice models closer to clinic situations developed from patients’ tumors (patient derived xenografts, PDX)
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Gaspar, Nuno André da Silva. "Desenvolvimento de uma Nanosonda Biodegradável." Master's thesis, 2014. http://hdl.handle.net/10316/28108.
Full textAbstract:
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.Actualmente, há uma grande procura por nanopartículas magnéticas de alta qualidade para uso como nanosonda magnética em técnicas de imagiologia médica e no tratamaneto de cancro por hipertermia. Por outro lado, óleos oriundos da floresta Amazónica têm despertado cada vez maior interesse em possíveis tratamentos médicos devido às suas qualidade fitoterapêuticas. O objectivo principal deste trabalho será desenvolver uma nanosonda magnética biodegradável que alie a versatilidade associada ao superparamagnetismo das nanopartículas de óxidos de ferro com os benefícios associados aos óleos de Copaiba e de Andiroba. De modo a melhorar as capacidades desta nanosonda biomagnética, o método de síntese que origina estas nanopartículas superparamagnéticas de óxidos de ferro (SPIONs) foi estudado e certos caminhos foram testados de forma a melhorar o produto da reacção. Também, a citotoxicidade das SPIONs foi estudada, assim como a viablilidade e os efeitos da incorporação das SPIONs nos óleos essenciais da Amazónia. O tamanho de partícula obtido para as SPIONs é cerca de 6 nm. Análises recorrendo a espectroscopia de Mössbauer e XRD revelam que a maghemite é o principal óxido de ferro presente nas nossas amostras. Contudo, pequenas quantidades de magnetite podem ser encontradas em certas amostras. Os resultados obtidos por VSM deram uma saturação de magnetização de 42 emu/g, a 300 K, e de 57 emu/g, a 7 K. Após incorporação do óleo de Copaíba e do óleo de Andiroba estes valores baixaram significativamente, indicando a presença de um efeito de bloqueio devido aos óleos Amazónicos. Todos os resultados obtidos da caracterização feita às várias amostras parecem promissores na obtenção de uma nanosonda magnética biodegradável que incorpore óleos essenciais da Amazónia com as SPIONs. No entanto, alguns resultados inesperados que foram obtidos ao longo do decurso deste trabalho irão requerer um trabalho futuro mais aprofundado
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Melezínková, Pavla. "Měření nanoviskozity polymerních roztoků pomocí nanosond metodou DLS." Master's thesis, 2011. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-297982.
Full textAbstract:
Theoretical part of this work briefly reviews nanomaterials, formation of nanoparticles and their utilization in pharmacy. Further, it deals with viscosity and options for its measurement in both macro- and nanoscale and concisely describes properties and applications of hyetellose and hyprollose. Macroviscosity and nanoviscosity of colloid solutions of polymers P1, P2 and P3 in concentrations 0,03125 %, 0,0625 %, 0,125 %, 0,25 % a 0,5 % were determined in experimental part of this work. Polystyrene nanoparticles sized 20 nm, 60 nm and 100 nm were used as nanoprobes. Diffusion coefficients were measured by DLS and used for calculation of nanoviscosity. Determined nanoviscosity was compared with macroviscosity acquired by measurement using Ubbelohde capillary viscometer. It is apparent from the comparison of the obtained values of relative macroviscosity and relative nanoviscosity that movement of nanoparticles of used size in dilute dispersions of polymers P1, P2 and P3 is more substantially affected by nanoviscosity than by macroviscosity. Keywords: DLS, nanoprobes, nanoviscosity, (macro-)viscosity
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Reinert, Tilo. "Focussed MeV-Ion Micro- and Nano-Beams in the Life Sciences: Selected Applications." Doctoral thesis, 2008. https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A14510.
Full textAbstract:
This work presents the development of a sub-micron nuclear microprobe for applications in the life sciences. It includes quantitative trace element analysis with sub-micron spatial resolution, 2D- and 3D-microscopy of density distributions and the targeted irradiation of living cells with counted single ions. The analytical methods base on particle induced X-ray emission spectrometry (PIXE), Rutherford backscattering spectrometry (RBS), scanning transmission ion microscopy (STIM) and STIM-tomography. The specific development of the existing nuclear microprobe LIPSION led to an improved performance of the capabilities for trace element analysis. For sub-micron analysis the spatial resolution could be improved to 300 nm at a sensitivity of about 1 µg/g for
metal ions in biological matrices; for a resolution of 1 µm the sensitivity was improved to 200 ng/g (3 µmol/l).
This habilitation thesis comprises a short general introduction including the motivation to utilize focussed high energy ion beams, an overview on the applications and actual research fields. The introduction is followed by the basic principles of the equipments and analytical methods. An estimation of the limits of resolution for element analytical and single ion techniques is given for the Leipzig system. Thereafter, selected studies from different research areas are presented. The first presented application is a study from environmental air pollution research. It is demonstrated that the microscopic elemental analysis of single aerosol particles can be used to assess the contributions from different sources. A further example is the analysis of the distribution of nanoparticles in skin cross-sections for a risk assessment of the applications of nanosized physical UV-filters in cosmetic products. The risk assessment is followed by the micro-analysis of trace elements, especially of bound metal ions, in brain sections on the cellular and sub-cellular level. After this the application of focussed MeV ion beams in low dose radiobiological research is presented. Finally, the analysis of 3D-density distributions by proton micro-tomography is demonstrated. A summary concludes on the applications and gives an outlook to further applications and methodological developments. The appendix comprises the relevant publications of the author.Die vorliegende Arbeit etabliert für Anwendungen in den Lebenswissenschaften den Einsatz hochfokussierter MeV-Ionenstrahlen für nuklear-mikroskopische Methoden der quantitativen Spurenelementanalyse, der 2D- und 3D-Dichtemikroskopie sowie für die gezielte Bestrahlung einzelner lebender Zellen für radiobiologische Experimente. Zur Anwendung kamen die Methoden ortsaufgelöste Protonen induzierte Röntgenfluoreszenzanalyse (particle induced X-ray emission - PIXE), Spektrometrie rückgestreuter Ionen (Rutherford backscattering spectrometry - RBS) und Rastertransmissionsionenmikroskopie (scanning transmission ion microscopy - STIM). Durch eine gezielte Weiterentwicklung des bestehenden Ionenstrahlmikroskops, der Hochenergie Ionennanosonde LIPSION, konnte die Ortsauflösung für Spurenelementanalyse auf unter 300 nm verbessert werden, beziehungsweise die Sensitivität für Metallionen in biologischen Proben auf unter 200 ng/g (3 µmol/l) bei einer Ortsauflösung von 1 µm verbessert werden. Die Habilitationsschrift umfasst eine kurze allgemeine Einleitung einschließlich der Motivation für den Einsatz fokussierter MeV-Ionenstrahlen sowie einen Überblick über die Anwendungsgebiete und aktuellen Forschungsschwerpunkte. Danach werden kurz die Grundlagen der Technik und Methoden vorgestellt, gefolgt von einer Abschätzung der Auflösungsgrenzen für Elementanalysen und Einzelionentechniken. Danach werden ausgewählte Anwendungen aus verschiedenen Forschungsgebieten vorgestellt. Das erstes Beispiel ist aus der Umweltforschung. Es wird dargestellt, wie mittels ortsaufgelöster Elementspektroskopie eine Abschätzung der Feinstaubbelastung nach Beiträgen einzelner Verursacherquellen erfolgen kann. Dann folgt als Beispiel eine ortsaufgelöste Analyse der Verteilung von Nanopartikeln aus Sonnencremes in Hautquerschnitten zur Risikoabschätzung der Anwendungen von Nanotechnologie in kosmetischen Produkten. Desweiteren werden Studien der Spurenelementverteilung, speziell der von gebundenen Metallionen, in Hirnschnitten auf zellulärer und subzellulärer Ebene erläutert. Das anschließende Beispiel erläutert die Anwendung niedriger Energiedosen in der Radiobiologie anhand des Beschusses einzelner lebender Zellen mit abgezählten einzelnen Ionen. Als letztes Beispiel wird die Anwendung hochfokussierter Ionenstrahlen für die Mikrotomographie gezeigt. Abschließend folgt eine zusammenfassende Bewertung der vorgestellten Anwendungen mit einem Ausblick auf weitere Anwendungen und methodische Entwicklungen. Der Arbeit sind die relevanten Veröffentlichungen mit Beteiligung des Autors als Anhang beigefügt.
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Ptáčková, Renata. "Aplikační potenciál modifikačních metod (chemická činidla, foto-nanosondy) a hmotnostní spektrometrie pro studium struktury proteinů a jejich vzájemných interakcí." Doctoral thesis, 2015. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-336161.
Full textAbstract:
A comprehensive understanding of physiological role of proteins requires knowledge of their three-dimensional structure, dynamics and protein-protein interactions. Chemical cross-linking in combination with mass spectrometry represents an alternative approach to standard methods for protein structure elucidation (X-ray crystalography, NMR spectroscopy) and enables characterization of interaction interface within protein complexes in their native states. The presented thesis is mainly focused on novel cross-linking methodology based on the in vivo incorporation of methionine analog with photo-reactive functional group (photo-Met) into the sequence of studied protein (so called protein photo-nanoprobe). Interaction between two molecules of 14-3-3zeta protein was used as a model to test and optimize the protein photo-nanoprobe production. The findings confirmed usefulness of this approach for mapping the protein-protein interactions. The photo-initiated cross-linking was used to detect the heterooligomeric membrane structures of cytochromes P450 2B4 and b5 and the molar ratio of cytochromes within individual complexes was assessed. The chemical cross-linking in combination with mass spectrometry was employed to characterize the interaction of their catalytic domains and two mutual orientations of...
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Havlík, Jan. "Design a syntéza povrchových architektur na fluorescenčních nanodiamantech." Doctoral thesis, 2018. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-373934.
Full textAbstract:
anks to their unique properties and high biocompatibilities, fluorescent nanodiamonds are promising representatives of modern carbon nanomaterials with a broad range of applications. Nevertheless, their wider use is limited because of weak fluorescence intensity and low colloidal stability in the biological environment. e optimization of treatment procedures and development of new suitable surface designs is therefore critically needed. In this study, several key steps for fluorescent nanodiamond treatment have been optimized, leading to both a substantial increase in fluorescence intensity and to significantly lower surface damage caused by graphitization. Further, a new high-throughput irradiation technique was developed. e influence of surface chemistry on the fluorescence parameters was studied using partial fluorination of the functional groups on the nanodiamond surface. A novel method which significantly affects the interaction of nanodiamonds with biological systems by increasing of the homogeneity and circularity was developed. e potential of nanodiamonds for future medical and biological research was demonstrated on particles with complex surface architectures that enabled targeting and therapy of tumor cells. Moreover, a strong and highly selective affinity of fibroblast growth factors to diamond...