Synthèse et caractérisation de nanoparticules métalliques vers la nanomédecine

Synthesis and characterization of metal nanoparticles to nanomedicine

• Auteur / Autrice : Amine Mezni
• Direction : Adnane Mlayah, Leila Samia Smiri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Nanophysique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie Raman

Nanomédecine

Nanoparticules d'or

Mots clés libres

Nanoparticules d'or

Nanomatériaux hybrides

Polyol

Plasmonique

Raman

Hyperthermie

Résumé

L'objectif essentiel de notre travail a consisté à synthétiser des nanoparticules d'or monodisperses, stables en conditions physiologiques et des nanoparticules hybrides type Au@MO (où MO = Fe3O4 ou ZnO) pour des applications biomédicales, en magnétoplasmon ou en photocatalyse. La stratégie adoptée est fondée sur l'utilisation du procédé polyol comme méthode de synthèse par chimie douce. L'étude des propriétés optiques des nanoparticules élaborées a été réalisée essentiellement par spectroscopie de diffusion Raman. Dans un premier lieu, nous avons préparé des nanotriangles d'or stabilisées par le polyvinylpyrrolidone (PVP), ceci en contrôlant plusieurs paramètres de synthèse à savoir le rapport PVP/AuIII, la température et la nature du surfactant. Par la suite, nous avons étudié leurs propriétés plasmoniques et de diffusion Raman exaltée de surface ce qui nous a permis d'éclairer la dynamique des interactions PVP-Au. Les mesures préliminaires d'hyperthermie sur des particules d'or de 100 nm montrent un pouvoir chauffant intéressant. La deuxième partie de notre travail a été consacré à la synthétise de nanoparticules hybrides Au-Fe3O4 en adoptant la stratégie "one pot". Les expériences Raman-SERS révèlent la structure fine de ces particules. Une étude Raman-SERS de la transition de la phase magnétite (Fe3O4) en hématite (a-Fe2O3) est détaillée. La dernière partie de ce travail est consacrée à la synthèse des nanoparticules hybrides Au-ZnO par la stratégie "one pot". Les propriétés plasmoniques sont étudiées par spectroscopie d'absorption et sont soutenues par des simulations numériques. Les particules élaborées présentent une forte résonance plasmonique qui peut être intéressante pour des applications photocatalytiques.

The main objective of our work was to synthesize monodisperse gold nanoparticles, stable under physiological conditions and hybrid nanoparticles such as Au@MO (where MO = ZnO or Fe3O4) for biomedical applications, magnétoplasmon or photocatalysis. The strategy is based on using the polyol process as a method of synthesis by soft chemistry. The study of the optical properties of nanoparticles was performed essentially by Raman spectroscopy. Firstly, we have prepared single-crystalline triangular gold nanoplates (Tr-AuNPs) with well-defined shape and tunable size by polyvinylpyrrolidone (PVP) by controlling several parameters (the molar ratio of PVP to AuIII, temperature and the nature of the surfactant). Thereafter, we studied their properties and plasmon-enhanced Raman scattering surface which allowed us to clarify the dynamics of interactions PVP-Au. Preliminary hyperthermia mesearement on gold nanoparticles of 100 nm show an interesting heating power. The second part of our work, we have reported the synthesis of hybrid Au-Fe3O4 nanoparticles using a novel one-pot process, and have studied their plasmonic and SERS related properties as well as their phase transition properties. By combining SERS experiments and numerical simulations of the plasmonic near fields, we were able to investigate the fine structure of the Fe3O4 shell. By changing the laser intensity, we have investigated the transformation of the magnetite Fe3O4 shell into maghemite and hematite (a-Fe2O3). The last part of this work is devoted to the synthesis of hybrid Au-ZnO nanoparticles with a narrow size distribution, a controlled morphology and a high crystalline quality using the one pot polyol process, without adding any other reagents, template or complex metal ligand. Optical extinction measurements combined with numerical simulations showed that the Au-ZnO nanoparticles exhibit a localized surface plasmon resonance (SPR) clearly red shifted with respect to that of bare Au nanoparticles (AuNPs).