Modifications de sondes de type Quantum Dot pour la détection de polluants

Modifications of Quantum Dot-Based Probes for Environmental Sensing

• Auteur / Autrice : Shu-Han Chang
• Direction : Philippe Roger, Sue-Min Chang
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 20/07/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay en cotutelle avec National Yang Ming Chiao Tung University (Taipei)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (Orsay, Essonne ; 2006-....) - Institute of environmental engineering (Hsinchu, Taïwan)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Chimie (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Robert Pansu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Maurice Mallet, Laurent Lebrun, Hong-Cheu Lin, Chun-Hong Kuo
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Maurice Mallet, Laurent Lebrun

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microgels

Amylose

Points quantiques

Bisphénol A

Sondes fluorescentes

Mots clés libres

Capteur de fluorescence

Bisphénol A

Point quantiques (QDs)

Amylose fonctionnalisé

Microgels

Fluorescence sensor

Bisphenol A

Quantum dots (QDs)

Functionalized amylose

Microgels

Résumé

Les perturbateurs endocriniens (PEs) sont devenus un problème environnemental mondial en raison de l'explosion démographique et de la croissance industrielle. Les PEs font partie des contaminants émergents les plus préoccupants car ils sont soupçonnés d'être cancérigènes et d'altérer les fonctions reproductives, neurologiques et immunitaires du corps humain. Le bisphénol A (BPA) est l'un des PEs phénoliques les plus inquiétants, largement utilisé comme additif pour améliorer la dureté et la stabilité thermique des plastiques. Toutefois, le BPA libéré par les usines de fabrication ou les stations d'épuration des eaux usées est soupçonné de provoquer des maladies liées aux hormones en raison de son effet similaire à celui des œstrogènes. Afin de prévenir la menace du BPA, des efforts massifs ont été consacrés au développement de la détection du BPA. Deux systèmes de détection à base de quantum dots (QDs) ont été construits dans le cadre de ce projet : (1) un système de détection aptamère-mimétique basé sur un composite amylose/QDs fonctionnalisé, et (2) un ingénieux capteur fluorescent constitué de microgels de copolymère/QDs. Ces deux systèmes présentent une plage de détection considérablement étendue, une faible limite de détection et un temps de réponse rapide. De plus, ces systèmes fluorescents peuvent être appliqués directement pour détecter l'analyte dans l'eau sans prétraitement. En outre, les deux systèmes ont démontré une détection sélective des composés du BPA par rapport à 5 autres produits chimiques phénoliques. Enfin, les conditions de préparation et de détection ont été optimisées pour chaque capteur, et les mécanismes de détection ont également été validés au cours de cette thèse.

Endocrine-disrupting chemicals (EDCs) have become a worldwide environmental issue due to population explosion and industrial prosperity. EDCs are among the most concerning emerging contaminants because of suspicion as carcinogens alter the human body's reproductive, neurological, and immune functions. Bisphenol A (BPA) is one of the most alarming phenolic-EDCs widely used as an additive to enhance plastic's hardness and thermal stability. However, the discharged BPA from manufacturing factories or wastewater treatment plants is suspected of causing diseases related to the hormone due to the estrogen-like effect. In order to prevent the threat of BPA, massive efforts have been devoted to the development of BPA detection. Two quantum dots (QDs)-based detection systems were constructed in this project: (1) an aptamer-mimetic sensing system based on functionalized amylose/QDs composite, and (2) an ingenious copolymer/QDs fluorescent microgels sensor. These two systems exhibit a considerably wide detection range, low limit of detection (LOD), and fast response time. Moreover, these fluorescent systems can directly detect the analyte in the water without pretreatment. In addition, both systems demonstrated selective sensing for BPA compounds over 5 other phenolic chemicals. Besides, the preparation and sensing conditions were optimized for each sensor, and the sensing mechanisms were also validated during this thesis.