CARACTERISATION DE BILLES DE LATEX FLUORESCENTES POUR L'ELABORATION DE NANOCAPTEURS

CACHAN-ENS (940162301) / SudocSudocFranceF

Élaboration de nanoparticules fluorescentes à base de BODIPY par polymérisation RAFT en miniémulsion (synthèse, caractérisation et fonctionnalisation de surface)

Les travaux de cette thèse présentent la synthèse par une polymérisation RAFT en miniémulsion de nanoparticules fluorescentes (NPFs) polymères à coeur BODIPY copolymérisé au styrène et à couronne hydrophile biocompatible et fonctionnalisable à base de poly(oxyde d'éthylène) et de poly(acide acrylique). Les propriétés de fluorescence de ces NPFs ont été étudiées par spectroscopie de fluorescence stationnaire et résolue en temps. L'élaboration de la synthèse de ce type de NPFs, et la mise au point d'un procédé "one-pot" sont présentés dans un premier temps. Ensuite, les propriétés spectroscopiques de ces NPFs sont étudiées, notamment l'influence de la concentration en monomères de BODIPY au coeur des NPFs pouvant mener à la formation d'agrégats peu ou pas fluorescents. Les propriétés spectroscopiques (longueur d'onde d'émission de fluorescence et rendement quantique) du coeur des NPFs ont été modulées. Cela est rendu possible en réalisant la synthèse de monomères de BODIPY portant des groupements aromatiques encombrés, ou présentant différentes fonctions polymérisables. La couronne hydrophile des NPFs a également été modifiée afin d'obtenir différentes répartitions des unités acide acrylique et oxyde d'éthylène dans les chaînes de copolymères en surface. Ces nouvelles NPFs sont également synthétisées par un procédé "one-pot". Enfin, des molécules à fonctions amine (fluorophores, protéines) ont été introduites dans la couronne hydrophile de ces diverses NPFs par une chimie de couplage peptidique sur les fonctions acides carboxyliques. Des nano-senseurs de pH ratiométriques ont ainsi pu être élaborés.This PhD work presents the synthesis of fluorescent nanoparticles (FNP) via a RAFT miniemulsion polymerisation and the analysis of their fluorescence properties. The core of the FNPs is a copolymer of styrene and a BODIPY monomer, and the shell, which is biocompatible and functionnalisable, is made of poly(ethylene oxyde) and poly(acrylic acid). First of all, the synthesis' optimisation of those FNPs is presented, and to the development of a one-pot process. Then, the fluorescence properties of those FNPs are studied, especially the impact of the BODIPY monomer concentration on the formation of non or weakly fluorescent aggregates. In order to change the FNP's spectroscopics properties (fluorescent quantum yield and emission wavelength), novel fluorescent BODIPY monomers have been synthesized. Those monomers presents either some bulky aromatics substituants, either variable polymerisable functions. The FNPS's hydrophilic shell has also been modified to get different distributions of the acrylic acid and ethylene oxyde units in the polymer chains of the FNPs' surface. Those new FNPs are also synthesized via a one-pot process. At last, molecules bearing an amine function (fluorescent dyes, proteins) have been grafted onto the differents FNPs' shell via a peptid coupling reaction on the carboxylic acid functions. As such, some pH ratiometric nano-sensors have been developped.CACHAN-ENS (940162301) / SudocSudocFranceF

Optimisation des propriétés émissives du BODIPY en phase condensée par modulation de la nature des substituants

Une investigation des propriétés d émission de fluorescence à l état condensé a été effectuée sur des dérivés encombrés du Boron DIPYrromethene (BODIPY). L objectif est de déterminer la nature de l encombrement stérique afin d optimiser l efficacité d émission en minimisant les interactions intermoléculaires. L étude en films de PMMA du 3,5-di-adamantane, 8-mésityle BODIPY a mis en évidence la formation prépondérante d agrégats H et celle de dimères J, dont le rendement quantique de fluorescence n est diminué que d un facteur 5 par rapport à la molécule non agrégée. Une deuxième étude spectroscopique en films évaporés a également été effectuée sur une série de quatre dérivés substitués sur les positions 3 et 5 par des groupements [2.2]paracyclophane et sur les positions 2 et 6 par les groupements respectifs : propyle, éthyle, méthyle et H (BODIPY H-, Alkyl-PcP). L absence de substitution sur les positions 2 et 6 favorise la formation des agrégats H tandis que la présence d une chaîne alkyle conduit à la formation prépondérante d agrégats J. La mesure des rendements quantiques relatifs ainsi que l analyse des images de fluorescence résolues en temps démontrent une augmentation de l efficacité d émission et de la durée de vie de fluorescence de la phase solide lorsque la chaîne alkyle s allonge. Les composés BODIPY Et-PcP et Pr-PcP présentent tous deux une émission de fluorescence supérieure à un dérivé non encombré. Enfin, une étude préliminaire des phases solides de dérivés BODIPY substitués par des groupements insaturés planaires (benzothiophène, p-bromo-diphényle) a été menée afin d étudier l influence de la géométrie des substituants. La synthèse de l ensemble des résultats permet de conclure que les substituants insaturés planaires ne conduisent pas systématiquement à une perte du rendement quantique de fluorescence à l état solide, en comparaison aux substituants saturés et insaturés sphériques. Deux méthodes d élaboration de particules ont été explorées : la première consiste à greffer des dérivés d aza-BODIPY sur des billes de polystyrène afin d obtenir des particules sondes de pH - la deuxième approche repose sur la polymérisation d un dérivé BODIPY selon la méthode RAFT suivie de la formulation du polymère amphiphile obtenu en micelles de taille nanométrique. Ces particules offrent la possibilité d une post-fonctionnalisation permettant d élaborer des capteurs.Fluorescence properties of Boron DIPYromethene derivatives (BODIPY) bearing bulky moieties are studied in condensed state in order to frame the nature of the substituents that would give the best emission efficiency. 3,5-bis-adamantane 8-mesityl BODIPY derivative shows a preponderant formation of H aggregates as well as J dimers, which fluorescence quantum yield is up to only about 5 times less than the monomer. Spectroscopic properties in solid state have also been studied on a set of four BODIPY derivatives substituted by [2.2]paracyclophane (PcP) on positions 3 and 5 on one hand, respectively H, methyl, ethyl and propyl on positions 2 and 6 on the other hand (BODIPY H-, Alkyl-PcP). BODIPY H-PcP shows aggregation preferentially in H type whereas substitution by an alkyl chain in position 2 and 6 favours the formation of J aggregates. The longer is the alkyl chain the more the BODIPY derivative emits, according to the measurement of relative quantum yield and the analysis of fluorescence lifetime imaging data. Both BODIPY Et-PcP and Pr-PcP show better emission efficiency than a non hindered BODIPY derivative. Preliminary work on derivatives bearing benzothiophene and p-Bromo-bisphenyl moieties on positions 3 and 5 supports the conclusion that unsaturated and planar substituents do not necessarily lead to more &#960-&#960- stacking, responsible for fluorescence quenching in solid state, compared to alkyl substituents or unsaturated and spherical substituents (Ad, PcP). Particles have also been obtained through two different approaches : the first one consists in fonctionnalizing aza-BODIPY derivatives on polystyrene beads in order to build a pH sensor - in the second one, a BODIPY derivative is polymerized according to RAFT method to give an amphiphilic polymer which is then reorganized into micelles. Those particles can be easily post-functionnalized to give a broad range of sensors.CACHAN-ENS (940162301) / SudocSudocFranceF

Exploiting Directed Self-Assembly and Disassembly for off-to-on Fluorescence Responsive Live Cell Imaging

A bio-responsive nanoparticle was formed by the directed self-assembly (DSA) of a hydrophobic NIR-fluorophore with poloxamer P188. Fluorophore emission was switched off when part of the nanoparticle, however upon stimulus induced nanoparticle dis-assembly the emission switched on. The emission quenching was shown to be due to fluorophore hydration and aggregation within the nanoparticle and the turn on response attributable to nanoparticle disassembly with embedding of the fluorophore within lipophilic environments. This was exploited for temporal and spatial live cell imaging with a measurable fluorescence response seen upon intracellular delivery of the fluorophore. The first dynamic response, seen within minutes, was from lipid droplets with other lipophilic regions such as the endoplasmic reticulum, nuclear membranes and secretory vacuoles imageable after hours. The high degree of fluorophore photostability facilitated continuous imaging for extended periods and the off to on switching facilitated the real-time observation of lipid droplet biogenesis as they emerged from the endoplasmic reticulum. With an in-depth understanding of the principles involved, further assembly controlling functional responses could be anticipated

Late-stage functionalization of a fluorescent scaffold to afford a new generation of large Stokes shift red-emitting dyes with promising properties for biological imaging

International audienc

Late-stage functionalization of a fluorescent scaffold to afford a new generation of large Stokes shift red-emitting dyes with promising properties for biological imaging

International audienc

Realignment process of actin stress fibers in single living cells studied by focused femtosecond laser irradiation

Three-dimensional dissection of a single actin stress fiber in a living cell was performed based on multi-photon absorption of a focused femtosecond laser pulse. The realignment process of an actin stress fiber was investigated after its direct cutting by a single-shot femtosecond laser pulse irradiation by high-speed transmission and fluorescence imaging methods. It was confirmed that mechanical force led by the femtosecond laser cutting propagates to entire cell through the cytockelton in a 100 mu s time scale. The cut actin stress fiber was realigned in the time scale of a few tens of minutes. The dynamic analysis of the realignment induced by single-shot femtosecond laser gives new information on cell activity. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.status: publishe

Photoinduced electron transfer between a noble-metal-free [Mo(6)I(8)Cl(6)](2-) cluster and polyoxometalates

International audienceEvidence for photoinduced intermolecular electron transfer from the excited state of the [Mo(6)I(8)Cl(6)](2-) electron-rich cluster to polyoxometalates (POMs) is reported. We demonstrate that the global charge density of POMs affects the efficiency of electron transfer. This work paves the way for the rational design of photocatalytic systems using cluster-based complexes as robust noble-metal-free photosensitizers