Synthèse de nanoparticules multifonctionnelles pour le diagnostic et l’imagerie médicale avec de futures applications en radiothérapie

Multifunctional nanoparticles for imaging and tracking with potential applications in radiotherapy

• Auteur / Autrice : Magali Lavenas
• Direction : Marie-Hélène Delville, João Rocha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 06/12/2017
• Etablissement(s) : Bordeaux en cotutelle avec Universidade de Aveiro (Portugal)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (Pessac) - CICECO-Aveiro Institute of Materials (Aveiro, Portugal)
• Jury : Président / Présidente : Casimiro Adrião Pio
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Hélène Delville, João Rocha, Casimiro Adrião Pio, Sylvie Bégin-Colin, Carlos FGC Geraldes, Thierry Toupance, Verónica de Zea Bermudez, José Farinha, Luis António Ferreira Martins Dias Carlos
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvie Bégin-Colin, Carlos FGC Geraldes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Terres rares

Radiothérapie

Imagerie médicale

Nanotechnologie

Mots clés libres

Nanoparticules

Imagerie

Radiothérapie

Terre-rare

Multifonctionnelles

Nanoparticules

Imaging

Radiotherapy

Rare-earth

Multifunctional

Résumé

Une des plus grande cause de mortalité aujourd'hui est le cancer. Acutellement, les nanotechnologies ont permis le développement de nouvelles approches dans le traitement du cancer. Ainsi, il est devenu nécessaire de concevoir et modeler des nanoparticules (NPs) multimodales et d'évaluer leur application thérapeutique potentielle. Les nanoparticules inorganiques étudiées dans le cadre de ce travail sont basées sur des oxydes métalliques (e.g. TiO2 et HfO2) et présentent plusieurs fonctionnalités permettant leur localisation et leur quantification en utilisant différentes techniques telles que l'IRM et l'imagerie optique. Notamment grâce à l'insertion de terres rares dans la matrice NPs. D'autre part, comme la température des cellules saines et cancéreuse diffère, la détermination locale de la température peut être intéressante et obtenue par l'étude de la luminescence d'une paire de terres rares judicieusement choisie.Ainsi des NPs de TiO2 et de HfO2 ont été synthétisées par voie hydrothermale, permettant un contrôle de leur taille et de leur morphologie. De plus, des terres rares, comme l'europium, le terbium et le gadolinium ont été insérées au sein des matrices d'oxyde d'hafnium permettant d'obtenir des nanoparticules multifonctionnelles, basées sur la détection par imagerie optique et magnétique et la détection de la température (nanothermomètre). Les NPs ont été caractérisées et des mesures de relaxivité ont été effectuées. La luminescence de ces NPs a été étudiée et a permis la mise au point d'un nanothermomètre avec une sensibilité de 0.1%.K-1.

Cancer is one of the main cause of mortality in the world. Recently, nanotechnologies have led tonew approaches in cancer therapy. In this context, it is important to design multimodal nanoparticles (NPs) andassess their therapeutic potential. The inorganic NPs studied here are based on metal oxides (e.g., TiO2 and HfO2)exhibiting functionalities that allow their localization and tracking using various techniques (MRI, luminescence),as well as their quantification. For this purpose, rare-earth elements are inserted in the metal oxide matrices. Asthe lethal temperatures for healthy and tumor cells are different, it is also important to ascertain thetemperature of the cells during ionizing radiation treatment. This may be achieved based on the light emissionof suitable pairs of rare-earth elements.Thus, titania and hafnia nanoparticles were synthesized by the hydrothermal method enabling the control ofmorphology and size. Furthermore, the hafnia matrices were doped with rare-earth elements, such as europium,terbium and gadolinium, endowing NPs with functionalities such as luminescence tracking, magnetic resonanceimaging and nanothermometry. The chemical characterizations were performed and the relaxivity constantswere assessed. The luminescence response was also studied, and one nanothermometer with a sensitivity atroom temperature ca. 0.1 %.K-1 was obtained.