Nano-objets multifonctionnels pour la nanothermomètrie en milieu biologique: Etude de propriétés physiques sous confinement.

Multifunctional nano-objects for nanothermometry in biological environments: Study of physical properties under confinement.

• Auteur / Autrice : Imane El moujarrad
• Direction : Jean-Louis Bantignies, Luís Carlos
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique et Astrophysique
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....) en cotutelle avec Université d'Aveiro
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : L2C - Laboratoire Charles Coulomb
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Axe de Recherche Nanostructures et Spectroscopies
• Jury : Président / Présidente : Andrea Parmeggiani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier CATTOëN, Stéphane Parola, Carlos Brites, Luis Carlos, Luc Vellutini, Jean-Louis Bantignies
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier CATTOëN, Stéphane Parola

Mots clés

Mots clés libres

Silice hybride mésoporeuse

Spectroscopie vibrationnelle

Nanothermométrie

Sonde luminescente

Encapsulation

Upconversion

Mesoporous hybrid silica

Vibrational spectroscopy

Nanothermometry

Luminescent probe

Encapsulation

Upconversion

Résumé

Ce travail de thèse porte sur les l’élaboration de nanoplatformes multifonctionnel de type cœur/coquille incluant un cœur fonctionnel qui agit comme nanothermomètre encapsulé dans une couche de silice hybride mésoporeuse de type PMO. Le développement de systèmes de type HPMO a été initialement réalisé selon la stratégie du « hard template».Une étude fondamentale de la structure, de la nature chimique et de la taille de la coquille de confinement est menée par une approche expérimentale multi-échelle. La modulation de la taille des nano-objets sur un ordre de grandeur (50 -500 nm nm environ) a été démontrée, ainsi que la modulation de la composition chimique basée sur l’utilisation de différents précurseurs organosilanes pontés. Les résultats ont révélé que l’organisation des mésopores de la couche est conditionnée par les interactions supramoléculaires entre sous structures organiques de la silice hybride. L’élaboration d’un cœur fonctionnel photoluminescent dopé de terres rares (β-NaYF4: Yb3+, Er3+) a été ensuite effectuée et suivie du dépôt d’une couche hybride afin d’obtenir des systèmes multicoquilles. Ces systèmes ont été modifiés pour introduire un espace creux entre les deux phases. Les propriétés thermométriques des nanoparticules fonctionnelles en fonction du type de confinement ont été étudiées en détail sur la base de leur réponse en photoluminescence. L'évaluation des performances des nanothermomètres obtenus est encourageante pour les applications dans le domaine biologique.

This thesis focuses on the development of multifunctional core/shell nanoplatforms including a functional core acting as a nanothermometer encapsulated in a mesoporous hybrid silica (PMO type). The development of HPMO-type systems was initially carried out according to the "hard template" strategy. A fundamental study of the structure, chemical nature and size of the containment shell is conducted by a multi-scale experimental approach. The modulation of the size of nano-objects over an order of magnitude (50 -500 nm approximately) has been demonstrated, as well as the modulation of the chemical composition based on the use of different bridged organosilane precursors. The results revealed that the organization of the mesopores of the layer is conditioned by the supramolecular interactions between organic substructures of hybrid silica. The elaboration of a photoluminescent functional core doped with rare earths (β-NaYF4: Yb3+, Er3+) was then carried out and followed by the deposition of a hybrid layer in order to obtain multishell systems. These systems have been modified to introduce a hollow space between the two phases. The thermometric properties of functional nanoparticles as a function of the type of confinement were studied in detail on the basis of their photoluminescence response. The evaluation of the performance of the resulting nanothermometers is encouraging for applications in the biological field.