213 - NanoLytica 2014 : nanomatériaux dans la chimie et la physique

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Les nanoparticules radioactives sont utilisées pour le diagnostic, la radiothérapie, et la livraison ciblée de médicaments. Afin de suivre des nanoparticules injectées in vivo par les méthodes d'imagerie nucléaires, il est nécessaire de greffer des radio-isotopes à la surface des particules au moyen de chélates. Les nanoparticules ainsi marquées doivent être adéquatement purifiées avant leur utilisation in vivo. Dans le domaine de la livraison ciblée de médicaments, les nanoparticules poreuses à base de silice sont des vecteurs très prometteurs. Leur administration in vivo pourrait avantageusement être effectuée sous imagerie médicale. Cette procédure permettrait de quantifier le taux de livraison de nanoparticules (et d'élution de médicament) aux organes. Finalement, les nanoparticules radioactives peuvent aussi être utilisées en radiothérapie du cancer du sein et de la prostate. La présentation portera à la fois sur le volet diagnostic et thérapeutique des nanoparticules radioactives, ainsi que sur les enjeux de préparation, de logistique, et de sécurité entourant le développement et la validation de ces produits.

Les capteurs à base de microleviers sont des dispositifs capables de transduire une réaction (bio)chimique en un mouvement nanomécanique quantifiable par le biais de changements de stress de surface. Nous utilisons des monocouches autoassemblées de ferrocényldodécanethiolates et de n-undécanethiolates comme surface modèle. Ces surfaces électroactives servent à étudier les changements de stress de surface occasionnés par l'oxydation électrochimique du groupement ferrocène de la monocouche en ferrocénium. Les effets de séparation de phases ainsi que de l'encombrement stérique des groupements ferrocènes sur les valeurs de stress de surface mesurées seront présentés.

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Des protéines, appelées lectines, capables de reconnaître les glycoconjugués à la surface des cellules hôtes, sont impliquées dans l'adhésion et l'infection pathogène ou dans les interactions cellulaires. Dans la perspective d'une détection précoce de maladies, cette étude a pour objectif le développement d'un bio-nanosystème multifonctionnel qui combine des propriétés d'inhibiteurs et de biocapteurs afin d'étudier et de quantifier des phénomènes de reconnaissance cellulaire. Cette étude présente le développement d'un biocapteur de nanoparticules de lanthanides NaYF₄ : Er³⁺/Yb³⁺ fonctionnalisées avec des dérivés lactosylés. L'efficacité du biocapteur pour la reconnaissance des récepteurs des lectines VAA et Galectin-3 est quantifiée par le transfert d'énergie de luminescence par résonance (LRET). Après l'excitation dans le proche infrarouge à 980 nm, par le processus d'«upconversion», les nanoparticules sont capables de convertir la lumière infrarouge et d'obtenir l'émission dans le visible. L'énergie d'émission des nanoparticules (le donneur) à 555 nm est transférée à l'accepteur afin d'exciter le fluorophore Alexa Fluor® préalablement marquées sur la lectine et d'émettre à 575 nm. L'influence de la distance épitope-nanoparticule ainsi que la flexibilité des dérivés lactosylés à la surface des nanoparticules pour la reconnaissance des lectines est étudié par le phénomène de LRET.

Les nanoparticules de palladium revêtues d'or (Pd@Au Nps) sont synthétisées pour le traitement du cancer de la prostate et du sein. L'objectif de ce projet est de remplacer l'insertion de grains de dimensions millimétriques utilisés en curiethérapie, par des injections de liquide à forte teneur en nanoparticules radioactives à base de palladium et d'or, contenant le radio-isotope 103Pd. Une nouvelle méthode de synthèse rapide a été développée, permettant de produire des nanoparticules Pd@Au en quelques minutes seulement, suivie de leur purification par méthodes de chromatographie. Les nanoparticules sont ensuite caractérisées par UV-Vis, DLS, XPS, TEM et FTIR, avant d'être injectées dans un modèle in vivo afin de mesurer sous imagerie tomographique (CT), leur distribution dans un modèle de tumeur. Ce projet explore les bases d'une nouvelle procédure de curiethérapie, qui permettrait diminuer les inconvénients liés à l'utilisation de sources radioactives de forte taille (inflammation, difficulté de distribuer une dose uniforme).

Grâce à une méthode d'électromigration avec un contrôle feedback nous fabriquons des échantillons à un nanotube suspendu de haute mobilité de ~10 nm de long. À cette échelle la physique des boîtes quantiques de nanotubes est inexplorée, et nous observons de nouveaux effets quantiques à la fois dans leurs propriétés électroniques et mécaniques.

Nous discutons du transport électronique dans ces transistors à un nanotube qui peuvent former des boîtes quantiques de seulement quelques nanomètres, des cavités de Fabry-Pérot (transport balistique), et où l'on peut observer des températures de Kondo jusqu'à 28 K. Le couplage électron-vibron est extrêmement fort dans ces nanotubes, et nous observons des fréquences de vibrations mécaniques dépassant les 100 GHz. Nous observons une asymétrie très prononcés entre le transport des trous et des électrons dans nos transistors de longueur comparable à 10 nm.

Polylactide (PLA) possède des propriétés uniques: biocompatibilité, biodégradabilité, approbation de la FDA pour des utilisations cliniques et de bonnes propriétés mécaniques. Récemment, le PLA a été utilisé comme véhicules de délivrance de médicaments; pour que un défi crucial à résoudre est la lente dégradation du PLA et la libération lente et donc incontrôlée de médicaments encapsulés (attribuée à la diffusion tardive des traitements hydrophobes des noyaux de l'APL en raison à des interactions hydrophobes et la lente hydrolyse des liaisons ester des squelettes de PLA). Dégradation en response des stimuli (SRD) est le clivage de liaisons covalentes dynamiques en réponse à des stimuli externes. Cette approche a été développée pour l'amélioration des nanomatériaux multifonctionnels à base de polymères . Ces nanomatériaux peuvent être dégradées lors de la coupure des liens dynamiques en réponse à des stimuli simples ou multiples et permettent la libération rapide du médicament, la morphologie des nanoparticules contrôlées, et des nanopores fortement ordonnées fabriqués.
Nous allons résumer notre récent développement de méthodes pour synthétiser de nouveaux nanomatériaux à base de PLA ayant des propriétés SRD pour des applications biologiques et biomédicales, ils comprennent nanoporteurs auto-assemblées pour une libération rapide et contrôlée de la thérapeutique et de nanofibres ayant des surfaces hydrophiles interruptibles pour les applications de chirurgie vasculaire encapsulés

Nanogels composé des biopolymères (bionanogels) sont prometteurs pour l'encapsulation de la thérapeutique anticancéreuse. Nous rapportons nouveaux stimuli - sensibles bionanogels (ssBNGs ), composé de polysaccharide, comme nanovecteurs de livraison intracellulaires, pour obtenir une libération contrôlée de médicaments et amélioré. Carboxyméthylcellulose (CMC ) a été utilisé pour la synthèse en raison de la bonne biocompatibilité et d'être bien pH-sensible. Une facile polymérisation aqueuse de réticulation par radicaux libres de l'oligo (oxyde d' éthylène) contenant un méthacrylate (OEOMA ) en présence de CMC et le diméthacrylate de disulfure marqué permet la synthèse des ssBNGs de POEOMA -g- CMC qui portant des liaisons disulfure. Les ssBNGs permettent l'encapsulation de médicaments anticancéreux, la doxorubicine (DOX ) , et présentent une meilleure réponse de libération de médicament au potentiel redox et pH acide. La libération redox-sensible résulte du clivage du pont disulfureet la dissociation des réseaux de nanogels. La liberation en réponse de pH, attribue à la diminution de l'interaction électrostatique entre les groupes carboxyliques de CMC avec DOX. L'applicabilité de ssBNGs vers des applications de délivrance de médicaments ciblage tumoral est démontrée par microscopie confocale. La bioconjugaison facile a été étudiée en utilisant un UV- actif colorant soluble dans de l'eau en tant que modèle biomolécule ciblant les cellules.

L'ensembled'anions de l'électrolyte amphiphiles, induit par redox, aux surfaces d'électrodes est un moyen intéressant de moduler électrochimique de l'organisation des matériaux et des nanostructures sur des substrats solides par des interactions d'appariement d'ions. L' oxydo-réduction de monocouches auto-assemblées (SAM) de ferrocenyldodecanethiolates sur l'or dans des solutions aqueuses de surface sodium actif sulfates de n-alkyle (n= 6 à 12 atomes de carbone) est étudiée par voltamétrie cyclique et de résonance plasmonique de surface (SPR). Un procédé a été développé pour quantifier la variation de l'épaisseur du film qui en résulte lors de l'oxydation électrochimique de la SAM en utilisant une relation pixel-angle dérivé à l'aide du nombre d'indice de réfraction de la variation de l'angle critique mesuré par SPR . La couverture de surface mesurée par SPR indique que les anions tensio-actifs sont adsorbés et d'assembler sur la surface SAM par des interactions d'appariement d'ions spécifiques entre les groupes de tête de sulfate et des espèces de ferrocénium oxydés, où la moitié des molécules de tensioactif ont leurs groupes de tête de sulfate appariés à la surface et l'autre la moitié ont leurs groupes de tête exposée à la solution. L'utilisation de mélanges binaires de sulfates sodium n-alkyle, nous avons mesuré l'affinité d'appariement d'ions des anions tensio-actifs à chaîne plus longue par rapport au sulfate d'hexyle à chaîne plus courte.

Nous extrayons la conductivité thermique dû aux porteurs de charge dans le graphène suspendu. Pour ce faire nous utilisons l'effet de Joule pour chauffer les électrons dans nos échantillons de graphène de haute mobilité où les électrons sont thermiquement découplés des phonons. Nous observons que la conductivité thermique est en accord avec un modèle de transport de chaleur par des fermions de Dirac. De plus nous étudions la conductivité thermique des porteurs de charges lorsque le graphène est dopé avec une grille. Nous observons que la loi de Wiedemann-Franz est respectée dans le graphène suspendu de haute mobilité, et qu'il est possible de modifier la conductivité thermique par un facteur supérieur à deux en appliquant un modeste voltage à la grille.

L'œstrogène joue un rôle essentiel dans la régulation de nombreuses conditions physiologiques , par exemple,la croissance cellulaire, la prolifération et la différenciation.Il peut passivement diffuser dans le noyau de la cellule pour provoquer l'alternance de l'expression génique par l'intermédiaire de la liaison aux récepteurs d'œstrogènes noyau (effet génomique de l'hormone). Certains récepteurs des oestrogènes sont largement distribués dans les membranes cellulaires; par la liaison de ces récepteurs, les œstrogènes induit phénomène biologique unique (effet non - génomique). Nous visons à développer des biocapteurs pour la compréhension du mécanisme de l'hormone non-génomique effet en immobilisant l'oestrogène sur des surfaces texturées.Taches d'or (2 um de dia.) ont été déposés sur des substrats de verre. Sur le verre un peptide adhésif de cellule, cyclique RGD a été introduit pour induire l' attachement à la surface du récepteur de l'œstrogène sur les cellules cancéreuses du sein humain. Sur l'or les œstrogènes ont également été immobilisées avec succès, suivis in situ par SPR .Le niveau de phosphorylation de ERK, un marqueur non- génomique importante, était significativement plus élevé dans le groupe de la présence de l'oestrogène par rapport au groupe de contrôle.Cette étude a donné des preuves solides que la surface immobilisée œstrogènes par différentes stratégies peut induire spécialement effet non génomique oestrogène et donc être utile pour des applications biomédicales

Les isolants topologiques sont des matériaux au centre d'un intense effort de recherche dû à leur applications potentielles en électronique (calcul quantique robuste aux erreurs, transistors de spin) et aussi parce qu'ils recèlent de nouvelles phases de la matière (fermions de majonara, états de surfaces topologiques). L'étude du transport électronique dans ces isolants est compliquée par des défauts cristallins qui les rendent partiellement conducteur et l'oxydation de leurs surfaces qui crée de mauvais contacts électriques avec des électrodes métalliques. Nous présentons nos méthodes pour produire des cristaux de Bi₂Se₃ d'une épaisseur de < 20 nm avec de bons contacts électriques. Nous discuterons de nos données de transport et de magnéto-transport dans ces échantillons.

De nombreux modèles théoriques ont tenté de prédire l' interaction non négligeable entre les vagues électromagnétiques et les nanostructures de complexité différente . Effet laser, détection, et non-linéaire optique technologies peuvent être influencés par les caractéristiques optiques de nanostructures plasmoniques qui sont spécialement conçus. Le virus de la protéine d'enveloppe mosaïque du tabac ( TMVcp ) offre une approche intelligente pour l'organisation de nanoparticules plasmoniques . Dans une partie de l'exposé, nous présentons une synthèse en solution verte et facile pout obtenir des nanoparticules d'argent par réduction chimique et leur stabilisation par la glycine, la cystéine, la cystéamine et dithiothréitol. Purification par centrifugation de la taille des infirmières praticiennes est également présenté . Intéressant réseau de liaisons hydrogène est remarqué et révélé par TEM en raison des différentes fonctionnalités offertes par ces molécules , qui sont détectés par spectroscopie Raman . Dans une deuxième partie , nous montrons l' assemblage de différents IP sur le TMVcp l'aide des approches électrostatique et covalente ainsi que la spectroscopie et TEM caractérisation des assemblages

Les progrès récents en nanotechnologie de l'ADN ont permis l'auto-assemblage de nanostructures d'ADN finement réglé qui montrent un grand potentiel pour l'administration de médicaments . Ici, nous présentons les progrès vers le développement d'une cage d'ADN 3D qui peuvent cibler sélectivement les cellules cancéreuses de la prostate . Nous démontrons l' auto-assemblage d'un nanocube d'ADN dynamique et robuste qui peut être décompressé de manière sélective à partir d'une structure prismatique 3D à une structure plane en deux dimensions en présence d' une séquence spécifique d' acides nucléiques. Utilisation du produit du gène de l'ARNm tpc - HPR fusion (qui se trouve uniquement dans la lignée cellulaire de cancer de la prostate humaine LNCaP ) comme un déclencheur , nous montrons l'ouverture sélective de ce cube en utilisant des essais in vitro et son internalisation dans les cellules cancéreuses par microscopie confocale. Nous démontrons également les progrès vers l'encapsulation un siRNA ciblant le cancer de la prostate dans la construction d'une sa sortie dans les cellules LNCaP spécifique . Enfin , l'addition de chaînes et des aptamères d'ADN- D dendritiques à l'extérieur de la structure a été trouvé pour moduler son profil d' absorption afin qu'elle puisse atteindre son objectif .

L'alphabet de base appariement ADN standard donne lieu à la double hélice familier et une variété de motifs de montage de rechange. La stabilité de l'ADN , les propriétés remarquables de reconnaissance et de la diversité dans la structure tertiaire ne sont pas seulement utiles à la fonction biologique ; ils justifient son utilisation comme un bloc de construction pour les nanomatériaux . Compte tenu de la richesse des interactions intermoléculaires qui sont actuellement exploités dans la chimie supramoléculaire , le code d'appariement de base est limité à seulement quatre lettres d'un alphabet potentiellement beaucoup plus grande . La construction de structures d'ordre supérieur artificiels à partir d'ADN implique la conception de nouvelles bases de l'ADN , un défi en raison de la conception complexe et les exigences de synthèse . Nous proposons ici une méthode plus simple . En utilisant de petites molécules avec des caractéristiques complémentaires de bases d'ADN naturels , nous amadouer ADN non modifié dans l'assemblage d'ordre supérieur . Travailler avec poly ( adénine ) et de l'acide cyanurique , une molécule avec trois faces une molécule avec trois visages semblables à la thymine, comme un système de modèle , nous présentons à longue portée , le poly coopérative ( adénine ) auto-assemblage médiée par une petite molécule . Ce phénomène donne lieu à des structures d'ADN d'ordre supérieur uniques avec de vastes applications potentielles.

Les développements récents dans la dispersion des nanotubes de nitrure de bore (BNNTs) avec l'aide de glycine et de biopolymères, ont ouvert la voie à l'élaboration de BNNTs revêtus de polymères [1]. Dans ce travail, nous avons modifié BNNTs avec aminoéthanol, qui a servi comme une poignée de lier un ATRP (transfert d'atome polymérisation radicalaire) initiateur (de bromure de 2-bromoisobutyryle) aux BNNTs. Un pH et polymère thermosensible, le poly (méthacrylate de diméthylaminoéthyle) (PDMAEMA) a ensuite été greffés aux BNNTs. PDMAEMA a été converti en le polymère zwitterionique, le poly (méthacrylate de sulfobétaïne) (PSBMA), qui est biocompatible et a des propriétés de répulsion des protéines. Les matériaux composites obtenus sont facilement dispersibles dans des milieux aqueux et organiques

(1) Lau, Y.-T. R.; Yamaguchi, M.; Li, X.; Bando, Y.; Golberg, D.; Winnik, F. M. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 19568–19576.

Un système bicouche supportée sphérique ( SSBL ) a été utilisé pour étudier l'hybridation d'ADN sur un échafaudage d'ADN 3D ancrée dans une bicouche lipidique via des conjugués ADN - cholestérol. ADN conjugué balises fluorescentes ont été utilisés pour sonder l'accessibilité des régions (ss) simple brin d'ADN de l' échafaudage en dehors des zones étendues et intégrées dans la bicouche . La SSBL modèle a été utilisé pour la dimérisation réversible de cages d'ADN asymétriques formées sur bicouche et libérés pour analyse. SSBLs peuvent être chargés avec des cages d'ADN et l'hybridation se produit à des échafaudages sur les régions les plus éloignées de la bicouche tandis que les régions d'échafaudage incorporés dans la bicouche sont restées inaccessibles à leurs brins complémentaires . Cela a été surmonté en modifiant les brins de liaison d'échafaudage avec un plus hydrophobe pour permettre la pénétration dans la bicouche et hybridation de l'ADN . Analyse PAGE confirme succès SSBL dimérisation basé sur un modèle de cages individuelles d'ADN . L'organisation spatiale de cholestérol modifié brins sur l'ADN échafaud contrôle indirect accordé de son orientation et de pénétration dans la bicouche démontré par l'accès limité des exonucléase de la cage . Le travail peut être utilisé pour développer des surfaces gabarits bicouches modulaires pour étudier le trafic membranaire et de support pour le montage 2D assistée de nanostructures d'ADN d'ordre supérieur

Les nanoparticules manufacturées (ENP) possèdent au moins une dimension entre 1 et 100 nm et elles sont actuellement incorporés dans un grand nombre de produits de consommation. Par contre, les impacts sur l'environnement et la santé humaine des ENP sont largement inconnus dû au fait qu'il est très difficile de les détecter dans des matrices environnementales. Notre objectif est d'optimiser une technique analytique pour détecter les ENP dans les eaux usées. La chromatographie hydrodynamique (HDC) a été couplée à un détecteur de diffusion statique et dynamique de la lumière (SLS et DLS) afin d'optimiser la séparation de mélanges de nanoparticules. La caractérisation de la séparation a été réalisée à l'aide d'un spectromètre de masse par torche au plasma en mode ‘‘single particle'' (SP-ICP-MS), celui-ci ayant permis d'évaluer l'influence du débit et de la concentration des ENP sur la qualité de la séparation. En effet, un mélange d'ENP standards, les nanoparticules de polystyrène (nPS), d'argent (nAg) et d'or (nAu) respectivement de 60, 40, 20 et 10 nm, ajouté à de l'eau naturelle a été séparé.. De plus, à l'aide de détecteurs DLS et SP-ICP-MS, l'analyse de fractions d'éluant, confirmant ainsi qu'il est possible d'utiliser la HDC et le SP-ICP-MS pour détecter des ENP à des concentrations aussi faibles (de l'ordre du ng/L) que celles soupçonnées dans l'environnement.

La plupart des catalyseurs traditionnels de réactions chimique utilisés dans les laboratoires ou l'industrie contiennent généralement des métaux toxiques et/ou onéreux, ce qui motive l'exploration d'approches innovatrices telles que la catalyse de spin. Notre récente étude théorique de nanoparticules de carbone suggére qu'ils seraient peut-être les premiers composés purement à base d'éléments de type sp à exhiber un caractère semi-métallique, ce qui les rendraient potentiellement d'excellents catalyseur de spin. En effet, nous avons étudié les propriétés de nanoparticules représentatives des domaines du carbone amorphe et graphitique par calculs de chimie quantique, utilisant la très populaire théorie de la fonctionelle de la densité (density-functional theory – DFT) ainsi que la théorie plus rigoureuse mais énormément plus coûteuse au niveau des ressources de calcul du champ auto-consistant multi-références (complete-active space self-consistent field - CASSCF), et les deux méthodes prédisent leur caractère semi-métallique, c'est-à dire la pseudo-dégénerescence énergetique d'états de spin. Ces calculs pouvent aussi que la structure électronique des nanoparticules possède un caractère polyradicalaire de type multi-configurationnel dominé par des configurations de haut spin. Cette étude démontre l'applicabilité de la DFT à de tels systèmes et ouvre la voie à de nouvelles études théoriques de la catalyse de spin de certaines reactions chimiques par ces particules.

Nanocarriers auto-assemblées micellaires à base de copolymères à blocs amphiphiles ont un grand potentiel pour la livraison de drogue . Cependant, il reste difficile à atteindre à la fois la stabilité colloïdale et une libération accrue de réponse / contrôle de nanoassemblies . Ici, micelles dégradable auto-assemblée avec un nouveau copolymère tribloc base ( PLA ) ( PssDL ) sont signalés qui contiennent des liens disulfure à deux endroits . Ces agrégats micellaires auto-assemblés ont de multiples liaisons disulfure dans le pendant d'une couche intermédiaire hydrophobe ainsi que des disulfures simples à l'interface de la couche intermédiaire et le noyau de PLA , qui est entourée par coronas hydrophiles . Sur disulfure clivage à ces deux endroits , de nouveaux intercalaires réticulé micelles ( ICM ) avec une couronne prolongée réticulable et interruptibles peuvent être formés , atteindre une stabilité colloïdale améliorée de nanocarriers réticulés . De plus, outre le clivage de ces ICM se traduirait par une déstabilisation rapide entraînant la libération contrôlée de médicaments anticancéreux encapsulés, en ce qui favorise l' inhibition de la prolifération cellulaire après internalisation dans les cellules cancéreuses .

Le surfactant pulmonaire sert à réduire la tension superficielle à l'interface air - liquide des alvéoles , ce qui empêche collapsus alvéolaire . Le dépôt de nanoparticules à cette interface peut interférer avec les propriétés fonctionnelles de surfactant pulmonaire en abaissant la pression film effondrement , modification des propriétés viscoélastiques , et modifier la formation de réservoir de lipides. Enquêtes précédentes ont porté sur les effets des nanoparticules avec des dispersions aqueuses de poumon composants tensioactifs , alors que l'état fonctionnel des tensioactifs films du poumon est un équilibre monocouche multicouche établie à la surface de l'air alvéolaire . L'objectif de cette étude est les changements physico-chimiques qui se produisent dans les films de surfactant pulmonaire par des mesures directes à l'interface air - eau . En particulier, l'effet de la silice amorphe colloïdale ( SiO2) de nanoparticules (diamètre de 5 à 30 nm ) sur le comportement de phase de surface et la morphologie du film (microscopie fluorescente) sera présenté en utilisant deux des membranes modèles, un mélange de lipides seule (DPPC - POPG) comme ainsi que d'une formulation clinique protéines et lipides (Survanta)

Il ya un intérêt dans le développement de surface des espèces actives sensibles qui peuvent contrôler l'assemblage au niveau des interfaces. Une série de bola amphiphiles dérivés de l'acide boronique a été synthétisé dans le but de combiner les capacités de liaison 1,2- diol d'acides boroniques avec l'activité de surface et les propriétés d'auto- assemblage de tensioactifs siliconés . Un squelette de silicone fournit biocompatibilité et peut en aussi donner des propriétés des matériaux intéressantes (par example, les propriétés viscoélastiques) a cause de la grande flexibilité de la chaîne. Des monocouches de ces agents tensio-actifs ont été caractérisées à l'interface air - eau en fonction de la longueur de la chaîne de silicone , de la température et de la composition sous-phase .Ellipsométrie à l'interface air - eau et le dépôt de Langmuir-Blodgett films ( interface air -solide ) montrent que l'épaisseur de film double après cette transition pour toutes les longueurs de chaîne . L'épaisseur absolue est également indépendante de la longueur de chaîne qui est bien corrélée avec la formation multicouche , comme cela a été rapporté pour la non- fonctionnalisés PDMS films . Le comportement de phase des tensioactifs sera discutée en termes de l'influence de fonctionnalisation d'extrémité sur l'organisation et l'orientation des films à l'interface air - eau moléculaire .

Redox actionnement de microleviers fonctionnalisés avec des monocouches organisées de ferrocenylalkanethiolates: L'étude de la déviation verticale de microleviers, causée par des changements de stress de surface, est utile pour comprendre la variation des interactions latérales dans une monocouche organisée. La variation de la contrainte de surface provient de la fonctionnalisation d'une face d'un microlevier revêtu d'or avec une monocouche auto-assemblée ferrocène à terminaison (SAM). L'oxydation électrochimique du ferrocène SAM-lié (Fc) dans le ferrocénium (Fc +) provoque une déviation de compression réversible de la poutre [1]. Microscopie à force atomique (AFM) est utilisé pour analyser la topographie de la surface de la micropoutre or revêtu et de ferrocène à terminaison SAM. L'origine physico-chimique de la déviation de microcantilever sera présenté sur l'affiche.

1] Norman, L. L.; Badia, A. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 1985.

L'azobenzène est une molécule photosensible qui change de l'isomère trans à cis sous l'excitation UV. Les propriétés de photo-isomérisation de cette molécule sont exploitées dans plusieurs applications pour le domaine biologique. Cependant, l'utilisation directe de la radiation UV est agressive dans les tests biologiques. Afin d'éliminer l'utilisation directe de l'UV, des nouvelles nanoparticules de lanthanide (Ln-UCNP) ont été développées. Ces nanoparticules sont capables de convertir la lumière infrarouge dans des énergies plus élevées et d'obtenir l'émission dans l'UV et visible par le mécanisme «up conversion». Dans cette étude, après l'excitation des Ln-UCNP à 980 nm, l'énergie d'émission des nanoparticules obtenue dans l'UV à 365 nm est transférée à l'azobenzène. La diminution de la bande d'absorption à 347 nm montre l'efficacité des Ln-UCNP dans la réaction de photo-isomérisation trans-cis de l'azobenzène. La modification de Ln-UCNP avec des liposomes et des molécules de l'azobenzène ouvre la voie pour contrôler la livraison des médicaments en utilisant des réactions de photo-isomérisation.

Les nanoparticules de silice mésoporeuse (MSNs) sont des candidats prometteurs pour la livraison des médicaments; leur efficacité ciblée des médicaments dépend de plusieurs facteurs notamment de la taille des particules et de leur chimie de surface. Administrées par voie intraveineuse, les MSNs conventionnelles non fonctionnalisées entre 100 et 200 nm, sont vite éliminées de la circulation sanguine, ce qui limite leur performance pour des applications biomédicales. La diminution de la taille et la fonctionnalisation de la surface de ces nanoparticules avec des polymères biocompatibles, des anticorps ou des molécules spécifiques ciblant des cellules données pourrait favoriser davantage leur administration et leur livraison ciblée. Le marquage des MSNs avec des molécules sondes d'imagerie biomédicale est primordial pour le suivi de leur biodistribution et l'évaluation de l'efficacité de la livraison. Des MSNs entre 50 – 150 nm ont été synthétisée selon différentes stratégies: leur surface a été fonctionnalisée avec du polyéthylène glycol, pour augmenter leur temps de demi-vie dans la circulation sanguine, et des molécules sondes d'imagerie biomédicale (confirmée par RMN, XPS, IR). Les MSNs obtenues se caractérisent par une grande porosité, une excellente stabilité colloïdale et ne présentent aucune cytotoxicité remarquable. Ces MSNs peuvent être prometteuses pour la vectorisation ciblée des médicaments par voie intraveineuse pour le traitement du cancer et des maladies cérébrales.

Dans les dernières années, des nouveaux matériaux «electron trapping nanophosphors» ont attiré beaucoup d'intérêt en bioimagerie. Ce travail présente la synthèse des sondes luminescentes de taille nanométrique, CaS:Eu²⁺/Dy³⁺, d'une durée de vie longue. Le phénomène de phosphorescence nécessite la présence de défauts dans l'hôte introduisant des niveaux discrets d'énergie métastables entre la bande de conduction et la bande de valence afin de stocker de l'énergie après l'excitation UV. Cette énergie accumulée est libérée après l'irradiation en infrarouge, en obtenant une émission très intense d'une durée de vie longue dans le visible. Dans l'hôte, Dy³⁺ induit la formation de défauts et l'Eu²⁺ donne une émission intense dans le rouge à 650 nm, reliée à la transition permise de (4f⁶5d to 4f⁷) qui sera utilisable en bioimagerie. Le mécanisme de piégeage-dépiégeage a été étudié par la spectroscopie de luminescence en mesurant le temps optimal de la charge piégée, la variation de l'émission photostimulée qui dépende de la puissance et de la longueur d'onde de l'excitation. Les CaS:Eu²⁺/Dy³⁺ fonctionnalisées avec le thioglycérol, ont l'avantage d'être d'abord chargées par les rayons UV et ensuite administrée au patient afin d'éliminer la destruction des tissus. De plus, l'excitation non invasiveen proche IR à 980 nm a comme avantage de pénétrer les tissus et de photostimuler les nanoparticules par le processus de dépiégeage.

Au cours des dernières années, la synthèse contrôlable des matériaux métalliques de faible dimensions avec des géométries spéciales a suscité l'intérêt en raison de la diversité de leurs applications technologiques potentielles. Nano et submicroniques particules avec un rapport d'aspect élevé, en particulier de Fe, Co et Ni éléments, ont été étudiés d'un point de vue géométrique, en raison de la forte dépendance des propriétés magnétiques avec la forme et la morphologie des particules. Dans notre travail présente, nanoplaques de Co hexagonales et les structures en forme de chaîne de nickel ont été synthétisés dans un milieu aqueux grâce à une méthode simple de réduction chimique sous l'assistance d'ultrasons. La taille, la morphologie et la structure cristalline des particules préparées ont été déterminées par microscopie électronique et par diffraction des rayons X. La propriété magnétique a été étudié par simulation micromagnétique, simulation de Monte Carlo, et des boucles d'hystérésis expérimentales. On observe que les particules hexagonales présentent un comportement ferromagnétique à champ coercitif élevé, à la suite de la phase hcp monocristallin. Enfin pour les nanoparticules de nickel pseudo- sphérique, nous avons observé qu'ils formaient un tableau de chaînes en raison de la forte interaction magnétostatique .

Une nouvelle approche pour la fonctionnalisation de nanoparticules de lanthanides (Ln³⁺-UCNPs) avec la 2^me génération de photosensibilisateurs (PS) 5,10,15,20-Tetra(m-hydroxyphenyl)chlorin (m-THPC, Temoporfin, Foscan®) a été développé dans cette étude. La génération de l'oxygène singulet, après activation du photosensibilisateur par l'adsorption de la lumière bleue produite par les LiYF₄:Tm³⁺/Yb³⁺-UCNPs, pour la photothérapie dynamique (TPD) est démontré dans cette étude. Dans cette approche synthétique, le m-THPC a été modifié avec l'acide 4-(bromométhyle) benzoïque (BMBA) pour faciliter l'interaction avec Ln³⁺-UCNPs et pour produire un déplacement batchochrome dans son spectre d'absorption et d'obtenir un bon recouvrement avec le spectre d'émission d'UCNPs. Des études computationnelles ont été effectuées pour déterminer les propriétés optiques et électroniques pour le m-THPC et m-THPC-MBA (acide méthyle benzoïque). L'excitation avec la radiation du proche infrarouge (NIR) des nanoparticules de lanthanide permettent d'obtenir un transfert d'énergie efficace et d'augmenter la profondeur de pénétration dans les tissus pour les applications en PDT. Les études in vitro ont montré une bonne efficacité des nanoparticules (m-THPC-MBA-LiYF₄:Tm³⁺/Yb³⁺-UCNPs) pour la destruction des cellules de cancer de type HeLa.

Les nanoparticules de métaux nobles à base d'or et de palladium ont récemment montré leur efficacité pour le rehaussement local de dose en radiothérapie. Elles sont également de plus en plus envisagées pour servir de sources radioactives dans le cadre de traitements de curiethérapie. Leurs applications sont actuellement limitées par leur processus de synthèse, qui requiert souvent une grande quantité de manipulations. De nouvelles méthodes ont été développées pour permettre la synthèse complète de nanoparticules d'or et de palladium en milieu aqueux au moyen de réacteurs plasma à pression atmosphérique. Un premier prototype d'un tel réacteur a été utilisé pour caractériser et calibrer la dynamique de croissance des nanoparticules dans une matrice de dextran. Un système de spectroscopie in-situ a permis de mesurer en temps réel l'absorbance en UV-visible des solutions de nanoparticules d'or et de caractériser leur processus de stabilisation. Les résultats montrent le grand potentiel de la synthèse rapide par voie plasma et ouvrent de nombreuses portes dans ce domaine encore très peu exploré.

Possédant un écart large bande, une excellente stabilité chimique et thermique et les propriétés électriques andoptoelectronic souhaitables, l'oxyde de zinc (ZnO) nanotubes ont attiré l'attention pour les applications de nanodispositif. Plusieurs méthodes peuvent être employées pour développer des nanotiges de ZnO: sythesis hydrothermique , le dépôt chimique en phase vapeur et de l'épitaxie par jet moléculaire. Parmi ceux-ci, les techniques de synthèse en phase de solution ont été largement utilisés en raison de leur simplicité, le coût et l'efficacité. Cependant , le manque de contrôle sur la nanorodgrowth ZnO en basse processus hydrothermal de la température est un compromis par rapport à ses avantages. Depuis l'uniformité et l'alignement , à la fois dans leur hauteur et le diamètre , est une propriété très souhaitable , l'optimisation des conditions de croissance a été une préoccupation dans la recherche de nanotige ZnO. Nous croître des nanotiges de ZnO sur des substrats de saphir en utilisant un procédé hydrothermique dans une solution aqueuse, avec du nitrate de zinc en tant que précurseur. En raison de la petite discordance entre le ZnO et la structure cristalline de saphir, on obtient nanotubes de ZnO bien alignés dans la (0001) direction. Nous optimisons sans cesse le processus, de modifier les paramètres tels que la concentration de précurseur, température de croissance et le temps, et nous allons discuter de l' effet de ces paramètres sur les nanotubes de ZnO résultant.

Les nanoparticules mésoporeuses de silice possèdent des propriétés uniques pour des applications biomédicales (élution de médicament, livraison de facteurs de croissance, etc.). Le dépôt de ces particules sous forme de couches minces permettrait l'obtention d'une surface poreuse, pouvant être fonctionnalisée et utilisée pour l'élution de médicaments. Le contrôle de l'épaisseur des couches, de leur mode d'assemblage, et de leur force d'adhésion, doit être maitrisé. Peu d'études ont porté à ce jour sur le contrôle des paramètres de dépôt des couches minces de silice mésoporeuses et l'influence de la température de frittage sur ces couches. Dans un premier temps, les nanoparticules sont synthétisées par voie sol-gel. Ensuite, elles ont déposées sur des substrats de silicium par trempage-retrait en atmosphère contrôlée à différentes vitesses de retrait. L'influence de la vitesse de retrait a été étudiée par microscopie électronique à balayage. Ces monocouches ont été traitées thermiquement à différentes températures pour observer la réponse du dépôt. Pour des températures supérieures à 700 oC, les nanoparticules montrent des évidences de retrait, indiquant que la diffusion de la silice et de l'hydrogène se fait préférentiellement en fonction d'une densification interne, plutôt qu'un évasement sur les substrats de silicium. Comprendre le comportement des nanoparticules de silice en frittage est critique pour en maîtriser la mise en forme en vue d'applications biomédicales.

Dans la dernière décennie, la recherche et le développement dans optoélectronique dispositifs a efforcés à construire un guide d'ondes pour propagation et piégeage lumière avec miniature dimensions et souplesse. Dans la entre-temps, optique micro-résonateurs et nano-résonateurs sont de plus en plus devenir importante, dû à extraordinaire propriétés tel comme haute qualité-facteur, petit pertes, et fort confinement. Surface nanométrique axial photonique (SNAP) dispositifs sont nouveau génération de superbe faible perte et haut- qualité facteur microscopique optique dispositifs, qui consister de un optique fibre avec nanométrique modification rayon variation. Ici, nous présent un nouveau méthode de fabrication
de SNAP par aide un ordinaire-hydrogène oxygène torche. Tandis que courant méthodes travail très bien, ils exiger équipement, qui puissance pas être facilement disponible, tel comme carbone dioxyde lasers, qui ne sont pas requis par notre technique. En outre, nous enquêter la non-linéaire optique dynamique de la SNAP avec évanescent spectroscopie par compte tenu de évanescent excitation à partir de un guide d'ondes (adiabatique optique microfibre conique) et excitation avec la SNAP.

Il est connu que la conductivité thermique (κ) des nanofils de silicium (SiNW) est plus basse que celle du silicium. L'ingénierie de défauts cristallins dans les SiNW peut être utilisé pour maximiser la figure de mérite pour la collecte d'énergie thermoélectrique (Z = S²σ/κ). Nous étudions l'effet de défauts d'empilement ordonnés sur le transport électrique dans ces nanofils. Nous présenterons des résultats préliminaires sur la caractérisation par spectroscopie Raman et transport DC de transistors à un nanofil.

Les cristaux photoniques permettent la manipulation de propagation de la lumière dans la matière. Ce travail explore les propriétés optiques d'un cristal photonique résonateur en anneau (PhCRR), un dispositif constitué d' un micro- résonateur en anneau sur lequel une structure de cristal photonique est superposée. En raison de la structure diélectrique périodique de la PhCRR , le gradient de la courbe de dispersion de l'appareil tend vers zéro à proximité du bord de bande interdite photonique, ce qui indique une meilleure couplage lumière-matière en raison de la faible vitesse de groupe des modes résonnants . Afin d'exploiter pleinement le « lumière lente » caractéristiques de la PhCRR, une approche de conception est utilisé qui permet la sélection des modes de résonance de bord de bande. Un domaine de fréquence d'approche de calcul des modèles de la dispersion d'un guide d'onde périodique silicium. Les conditions aux limites sont alors imposées sur le guide d'ondes, en veillant à l'accord de phase des ondes électromagnétiques et la discontinuité du nombre de cellules de réseau dans l'anneau. Grâce à un choix approprié de la constante de réseau, ces contraintes géométriques donnent un ensemble de modes résonnants qui entrent précisément au niveau du bord de bande interdite photonique. Différences finies dans le domaine temporel des simulations donnent les densités d'énergie de champ des modes résonants de la PhCRR individuels , avec des facteurs de qualité calculé de plus de 10⁶ .