Auteur / Autrice : | Guillaume Carret | |
Direction : | Patrick Berthault | |
Type : | Projet de thèse | |
Discipline(s) : | Physique | |
Date : | Inscription en doctorat le | Soutenance le 13/06/2018 |
Etablissement(s) : | Université Paris-Saclay (ComUE) | |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale INTERFACES : approches interdisciplinaires, fondements, applications et innovation | |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : NIMBE - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux la Biomédecine et l'Énergie | |
établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Saclay (2020-....) | ||
Jury : | Président / Présidente : Charlotte Martineau-corcos | |
Examinateurs / Examinatrices : Patrick Berthault, Geoffrey Bodenhausen, Gaël DE PAëPE, Marie Poirier-quinot, Martial Piotto | ||
Rapporteurs / Rapporteuses : Geoffrey Bodenhausen, Gaël DE PAëPE |
Mots clés
Mots clés libres
Résumé
La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) est une technique puissante et polyvalente pour étudier les systèmes chimiques. Cependant, elle est souvent limitée par sa faible sensibilité intrinsèque. Les récents développements despèces hyperpolarisées ont permis douvrir un nouvel horizon pour cette technique, en permettant de réduire fortement les limites de détection ce qui permet notamment détudier des processus biologiques. Cependant, le caractère transitoire de lhyperpolarisation oblige à repenser les protocoles et modes dadministration de ces espèces. Dans le cas du parahydrogène et des gaz nobles hyperpolarisés comme le xénon 129 ou lhélium 3, il est nécessaire dassurer une dissolution efficace et reproductible du gaz dans léchantillon, sans perdre son hyperpolarisation. Nous avons ainsi développé un microréacteur imprimé en 3D qui permet, par un système de pompe à bulles, de réaliser deux fonctions : Il assure une dissolution performante du gaz dans un faible volume de solution (200µL), et permet de mettre en mouvement cette dernière afin de réaliser une homogénéisation de léchantillon. En plaçant une microbobine le long du parcours de la solution, nous avons été en mesure de réaliser des expériences de RMN in-situ avec un rapport signal sur bruit optimal, grâce à lexcellent couplage que présente la bobine avec léchantillon. Ce réacteur a en outre été conçu pour prendre place au sein dune sonde de microimagerie commerciale. Cette solution nous permet de profiter du système de gradients du spectromètre et de lélectronique daccord de la sonde, ce qui limite fortement le coût dutilisation de notre insert microfluidique. Nous également montré quun dépôt sous vide de polymère inerte à la surface des pièces permettait dobtenir des réacteurs biocompatibles, qui nous permis de réaliser des expériences de RMN du xénon 129 sur des cellules humaines, et dobserver le signal du xénon à lintérieur de celles-ci. En exploitant le flux de liquide à lintérieur de système, nous avons démontré quil était possible de simplifier létude de noyaux relaxant lentement. En effet, en remplaçant entre chaque acquisition les spins venant dêtre excités par des spins ayant eu le temps de relaxer nous pouvons, grâce à la grande sensibilité de la bobine augmenter la vitesse daccumulation des spectres, sans pour autant perdre en sensibilité. Ce système a dailleurs été mis à profit pour lobservation de réactions chimiques, une utilisation pour laquelle il est bien adapté du fait quil sagit avant tout dun réacteur permettant lintroduction déchantillons et leur homogénéisation. Ceci nous a permis de suivre la cinétique de réactions sans perdre les premiers points de la courbe et ce même si les centres réactionnels relaxent lentement. Enfin, dans le but de rendre ces systèmes plus versatiles, nous avons mis au point une nouvelle version de ce microréacteur qui prend cette fois la place dun simple tube RMN, au sein dune sonde RMN commerciale à haute résolution. En utilisant un couplage inductif entre le résonateur de linsert et la bobine de la sonde, nous pouvons dès lors diminuer plus encore le coût dadoption de notre système tout en permettant de conserver les avantages de la sonde commerciale, comme la présence de gradients ou de canaux radiofréquences multiples. En outre, nous avons montré que lapparition de deux fréquences de résonance lors de lintroduction de linsert inductif peut être mise à profit pour létude de deux noyaux (et donc deux fréquences de résonance) différents à laide dune sonde à simple résonance. Lintérêt de cette approche étant que les deux noyaux en question bénéficient ainsi de lexcellent couplage avec léchantillon permis par la microbobine.