Propriétés spectrales, spatiales et temporelles de tissus épithéliaux multicouches in vivo en présence de nanoparticules métalliques en spectroscopie multimodalités

Spectral, spatial and temporal properties of multilayered epithelial tissue in vivo in presence of metal nanoparticles in multimodal spectroscopy

• Auteur / Autrice : Maria Kholodtsova
• Direction : Walter Blondel, Christian Daul, Victor Loshchenov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, Traitement du Signal et des Images, Génie Informatique
• Date : Soutenance le 11/04/2016
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Académie des sciences de Russie (1992-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en automatique (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Rudolf Steiner
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Walter Blondel, Victor Loshchenov, Jean-Marc Dinten, Valery V. Tuchin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rudolf Steiner, Jean-Marc Dinten, Valery V. Tuchin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie de fluorescence

Nanoparticules d'or

Résonance plasmonique de surface

Imagerie spectroscopique

Épithélium

Mots clés libres

Imagerie

Résonance de plasmon localisée

Nanoparticules

Autofluorescence

Diagnostic par fluorescence

Imaging

Localized plasmon resonance

Nanoparticles

Autofluorescence

Fluorescence diagnosis

Résumé

Le travail de thèse est consacré aux interactions spatio-, temporo- et spectro- résolue de laser avec des tissus biologiques. L'objectif de cette thèse était d'étudier l'influence des nanoparticules colloïdales embarqués dans les tissus biologiques multicouches sur leurs propriétés optiques afin de fournir plus profond et / ou plus précise de sondage. Pour ce faire, les paramètres spectroscopiques intégrales et durée de vie de fluorophore dans les environs de nanoparticules métalliques ont été analysées théoriquement et expérimentalement. L’autre partie de l'étude était de proposer de nouvelles solutions algorithmiques pour l'amélioration de la performance du processus d'estimation des valeurs des propriétés optiques de la résolution spatiale des mesures spectroscopiques. La dernière partie de la thèse est la modélisation expérimentale et théorique de la cinétique de fluorophores en présence des nanoparticules d'or colloïdales. La composante ultra-courte pico-seconde (environ 100 ps) a été résolue et a été corrélée à champ dipolaire forte des nanoparticules qui compense le dipôle de la molécule

The thesis work is devoted to spatially-, temporally- and spectrally- resolved laser and biological tissue interactions. The aim of the present thesis was to investigate the influence of colloidal nanoparticles embedded into multilayered biological tissues on their optical properties in order to provide deeper and/or more precise probing. To do so, the integral spectroscopic parameters and lifetime of fluorophore in vicinity of metal nanoparticles were analyzed theoretically and experimentally. Another part of the study was to propose new algorithmic solutions for improving the performance of the estimation process of the optical properties values from spatially resolved spectroscopic measurements. The last part of the thesis was the experimental and theoretical modelling of fluorophore’s kinetics in presence of colloidal gold nanoparticles. The ultra-short pico-second component (around 100 ps) was resolved and correlated to strong nanoparticles dipole field which is compensating the molecule’s dipole