Nanotubes de carbonne ultracourts pour la bioimagerie

Ultrashort carbon nanotubes for bioimaging applications

• Auteur / Autrice : Romain Faes
• Direction : Philippe Poulin, Christèle Bartholome
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Soutenance le 18/02/2014
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Université Bordeaux-I (1971-2013)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche Paul Pascal (Pessac ; 1963-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Campidelli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Cognet, Philippe Richetti
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Flahaut, Eric Doris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie à force atomique

Spectroscopie d'absorption

Spectroscopie Raman

Ultracentrifugation

Marqueurs biologiques

Biofonctionnalisation

Nanotubes

Mots clés libres

Nanotubes de carbone

Ultracourts

Bioimagerie

Dispersion

Imagerie photothermique hétérodyne

Microscopie à force atomique

Spectroscopie d’absorption

Spectroscopie Raman

Traitement chimique oxydant

Biofonctionnalisation

Carbon nanotubes

Ultrashort

Bioimaging

Dispersion

Photothermal heterodyne imaging

Atomic force microscopy

Absorption spectroscopy

Raman spectroscopy

Oxidizing chemical treatment

Biofunctionalization

Résumé

Les travaux de recherche effectués lors de cette thèse portent sur l’obtention de nanotubes de carbone ultracourts et leur biofonctionnalisation pour une utilisation comme biomarqueur proche infrarouge. Des dispersions de nanotubes de carbone en milieux aqueux ont été formulées à l’aide de différents tensioactifs. Un traitement chimique oxydant préalable et/ou l’application d’ultrasons aux nanotubes ont permis de réduire leur longueur de façon significative, la sélection des plus courts étant effectuée par ultracentrifugation en gradient de densité. Les différentes fractions sélectionnées à l’issu de ce processus ont été caractérisées par spectroscopie Raman et spectroscopie d’absorption ainsi que par microscopie à force atomique. Il est ainsi montré la sélection de nanotubes d’une longueur inférieure à 20 nm. Nous montrons également leur fonctionnalisation à l’aide d’anticorps monoclonaux et leur visualisation par imagerie photothermique hétérodyne. Des résultats prometteurs ont été obtenus avec la fixation spécifique de nanotubes de carbone ultracourts sur des cellules. Ces travaux ouvrent de nombreuses perspectives en bioimagerie et en particulier l’étude de la plasticité synaptique au sein de neurones vivants.

This thesis reports the achievement of ultrashort carbon nanotubes and their biofunctionalization for applications as near-infrared biomarker. Dispersions of carbon nanotubes in aqueous media have been formulated with various surfactants. Oxidizing chemical treatments combined with the application of ultrasounds allowed significant shortening of the carbon nanotubes. Sorting and selection of the shortest nanotubes was done by density gradient ultracentrifugation. The different fractions selected at the end of this process have been characterized by Raman spectroscopy, UV-vis absorption spectroscopy and atomic force microscopy. Selection of nanotubes of a length below 20 nm is demonstrated. We also show functionalization by antibodies and the visualization of ultrashort functionalized nanotubes by photothermal heterodyne imaging. Promising results were obtained with the specific binding of ultrashort carbon nanotubes to cells. This work open route towards bioimaging applications and in particular towards the study of the synapsis plasticity within alive neurons.