Light-induced reactivation of O2-tolerant membrane-bound [Ni-Fe] hydrogenase from the hyperthermophilic bacterium Aquifex aeolicus under turnover conditions.

International audienceWe report the effect of UV-Vis light on the membrane-bound [Ni-Fe] hydrogenase from Aquifex aeolicus under turnover conditions. Using electrochemistry, we show a potential dependent light sensitivity and propose that a light-induced structural change of the [Ni-Fe] active site is related to an enhanced reactivation of the hydrogenase under illumination at high potentials

Hydrogen bioelectrooxidation on gold nanoparticle-based electrodes modified by Aquifex aeolicus hydrogenase: Application to hydrogen/oxygen enzymatic biofuel cells

International audienceFor the first time, gold nanoparticle-based electrodes have been used as platforms for efficient immobilization of the [NiFe] hydrogenase from the hyperthermophilic bacterium Aquifex aeolicus. AuNPs were characterized by electronic microscopy, dynamic light scattering and UV-Vis spectroscopy. Two sizes around 20.0 ± 5.3 nm and 37.2 ± 4.3 nm nm were synthesized. After thiol-based functionalization, the AuNPs were proved to allow direct H2 oxidn. over a large range of temps. A high c.d. up to 1.85 ± 0.15 mA·cm- 2 was reached at the smallest AuNPs, which is 170 times higher than the one recorded at the bare gold electrode. The catalytic current was esp. studied as a function of the AuNP size and amt., and procedure for deposition. A synergetic effect between the AuNP porous deposit and the increase surface area was shown. Compared to previously used nanomaterials such as carbon nanofibers, the covalent grafting of the enzyme on the thiol-modified gold nanoparticles was shown to enhance the stability of the hydrogenase. This bioanode was finally coupled to a biocathode where BOD from Myrothecium verrucaria was immobilized on AuNP-based film. The performance of the so-mounted H2/O2 biofuel cell was evaluated, and a power d. of 0.25 mW·cm- 2 was recorded. [on SciFinder(R)

An aqueous one-pot route to gold/quantum rod heterostructured nanoparticles functionalized with DNA

International audienc

The genomic origins of the world’s first farmers

The precise genetic origins of the first Neolithic farming populations in Europe and Southwest Asia, as well as the processes and the timing of their differentiation, remain largely unknown. Demogenomic modeling of high-quality ancient genomes reveals that the early farmers of Anatolia and Europe emerged from a multiphase mixing of a Southwest Asian population with a strongly bottlenecked western hunter-gatherer population after the last glacial maximum. Moreover, the ancestors of the first farmers of Europe and Anatolia went through a period of extreme genetic drift during their westward range expansion, contributing highly to their genetic distinctiveness. This modeling elucidates the demographic processes at the root of the Neolithic transition and leads to a spatial interpretation of the population history of Southwest Asia and Europe during the late Pleistocene and early Holocene.Open access articleThis item from the UA Faculty Publications collection is made available by the University of Arizona with support from the University of Arizona Libraries. If you have questions, please contact us at [email protected]

Auto-assemblages de quantum dots fonctionnalisés avec des membranes lipidiques ou des protéines

L'objet de cette thèse concerne le ciblage entre des nanocristaux inorganiques hydrosolubles CdSe/ZnS (QD) et des membranes lipidiques ou des protéines. Dans cette optique, ont été préparés des QD peptidiques de petite taille pourvus de fonctions chimiques appropriées et possédant des propriétés optiques et une stabilité colloïdale satisfaisantes. Leurs interactions électrostatiques avec des vésicules de charge opposée induit l'adhésion des QD sur toute la surface de la vésicule sans rupture de la membrane. La charge de la vésicule est alors inversée. La modification des lipides ou de leur charge surfacique conduit à un assemblage hybride QDs-lipides nanostructurés. Par ailleurs des protéines HisTag ont été couplées spécifiquement à des QD peguylés, fonctionnalisés avec des ligands polyacétates, par complexation via le Ni , in vitro et sur des lignées cellulaires.This work concerns the targeting between water-soluble inorganic nanocristals CdSe/ZnS (QD) and lipid membranes or proteins. Therefore small-sized peptidic quantum dots with various chemical functionalities and high colloidal stability and quantum yield were prepared. Their electrostatic interaction with opposite charged vesicles induces QD adhesion until the total covering and charge reversion of the membrane surface without any rupture. The use of various lipids leads to an nanostructured hybrid QD-Lipid assembly. In addition, polyhistidine tag (HisTag) proteins were specifically bound to pegylated functionalized QD in vitro and on transfected HeLa cells by complexation via Ni of the QD polyacetate ligands and the protein HisTag.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Élaboration de quantum dots fonctionnalisés comme biomarqeurs pH sensibles

L objectif était d élaborer des quantum dots capables de sonder le pH et de cibler une protéine (Notch de drosophile) dans une cellule vivante. Les QD sont très attractifs grâce à leurs propriétés optiques et la possibilité d insérer plusieurs fonctions à leur surface. L échange de ligands (peptides ou gallates amphiphiles) est utilisé pour fonctionnaliser les QD. Des QD pH sensibles sont obtenus en utilisant un gallate fluorescéine. La biodistribution et la cytotoxicité des QDs ont été étudiées sur des lignées cellulaires de drosophile et des cellules HeLa par microscopie confocale en fluorescence. Pour améliorer la passivation organique de la surface des QDs de nouveaux ligands dendritiques ont été conçus.The aim was to elaborate quantum dots capable to probe the pH and to target a protein (Notch of drosophila) in a living cell. The quantum dots are very attractive due their optical properties and the possibility to insert several different functions on their surface. Ligands exchanges (peptide or gallate amphiphiles) were used to functionalize the nanocrystals. pH sensitive QDs were obtained by using fluroescein gallate. The biodistribution as well as the cytotoxicity of QDs (peptide or micelle) were studied Drosophila cellular HeLa cells by fluorescent confocal microscopy. To increase the organic passivation of the QD surface new synthons have been synthesized.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Auto-organisation de matériaux multi-échelles par séchage (des mécanismes de retrait des ménisques dans un milieu poreux modèle à la cristallisation de nanoparticules)

L'organisation des matériaux sur plusieurs échelles de longueur peut leur donner des propriétés physiques spécifiques intéressantes pour l'optique, ou la biodétection par exemple. Il est en particulier possible d'atteindre une organisation hiérarchique de nanoparticules par évaporation d'une suspension colloïdale sur une surface texturée. Cette thèse porte sur l'auto-organisation de matériaux multi échelles par séchage d'une solution en milieu poreux modèle formé entre un substrat et une surface décorée d'un réseau de plots micrométriques. Nous avons étudié les mécanismes de recul d'un ménisque conduisant à la formation de films durant l'évaporation d'une solution de tensioactifs dans ce milieu. Nous avons de plus pu établir un modèle numérique rendant compte des évolutions temporelles des paramètres macroscopiques de la goutte tels que son aire, son périmètre ou la morphologie des films formés. Nous avons ensuite effectué des expériences de séchage en milieu poreux modèle de suspensions de quantum dots fonctionnalisés par des molécules amphiphiles et nous avons caractérisé les matériaux obtenus par diffraction des rayons X aux petits angles et par différentes techniques de microscopie. Nous avons enfin pu généraliser cette technique d'auto-organisation multi-échelle à des nanobâtonnets métalliques ou semiconducteurs.The multi-scale organization of materials can give them specific physical properties making them interesting devices for applications in many fields that include optics and bio-detection. It is possible to achieve a hierarchical organization of nanoparticles via the evaporation of a colloidal suspension on a micro-textured surface. This work focuses on the self-organization of multi-scale materials through the drying of complex fluids in a porous medium consisting of an assembly of regularly arranged micron-sized pillars. More specifically, we have studied experimentally the physical mechanisms behind the retraction of menisci that occurs during the drying of a solution of surfactants and leads to the formation of dried-liquid films between pillars. In addition, we have developed a simple model based on experimental observations that allows us to predict the evolution of most of the macroscopic features of the drying drop, that is, its area, its perimeter, and the morphology of the obtained films. Then, we studied the drying of suspensions containing quantum dots functionalized with amphiphilic molecules and we characterized the resulting material using several techniques, including small angle X-ray diffraction and optical microscopy. We conclude with a generalization of this technique to the drying of suspensions containing other particles such as gold nanorods and semiconducting nanorods.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Préparation et auto-assemblage de nanobâtonnets fonctionnalisés pour la photo oxydo-réduction catalytique

Grâce au récent développement des synthèses chimiques en suspension colloïdale, de nouveaux photosensibilisateurs possédant une grande surface spécifique ont été envisagés dans cette thèse pour supporter des réactions d'oxydoréduction induite par la lumière. Ce travail s'inscrit donc dans la recherche de nouvelles sources d'énergie pour répondre aux problèmes inhérents à l'appauvrissement des énergies fossiles. Ainsi des nanobâtonnets quantiques de composition cœur@coquille et des nanobâtonnets d'or ont été synthétisés. Leur anisotropie de forme permet également de les assembler dans des phases cristal liquides. Grâce à une méthode de séchage originale, des assemblages hiérarchiques ont été obtenus, ce qui est prometteur pour réaliser des réactions de photocatalyses sur ces assemblages par la suite. Par ailleurs, un catalyseur naturel, une hydrogénase, a été greffée avec succès sur les nanocristaux et étudié en électrochimie. Ces systèmes permettraient d'améliorer les performances des biopiles à combustibles.With the recent development of chemical synthesis in colloidal suspension, new photosensitizers with high surface area have been considered in this thesis to support redox reactions induced by light. This work is therefore in the scope of finding new energy sources to meet the problems posed by the depletion of fossil fuels. Quantum nanorods with a core@shell composition and gold nanorods were synthesized. Their shape anisotropy permits to assemble them in liquid crystal phases. Thanks to an original method of drying, hierarchical assemblies were obtained, which is promising to perform photoredox reactions on these assemblies thereafter. Furthermore, a natural catalyst, a hydrogenase was successfully grafted onto the nanocrystals and studied in electrochemistry. These systems would improve the performance of biofuel cells.RENNES1-Bibl. électronique (352382106) / SudocSudocFranceF

Micelles de nanocristaux fluorescentes et magnétiques comme sondes pour la bio-imagerie

L'objectif de ce travail a été de synthétiser des nanosondes fluorescentes et magnétiques pour suivre des biomolécules en imagerie (microscopie de fluorescence, IRM, ). Des nanocristaux, respectivement semi-conducteurs fluorescents (quantum dots) ou magnétiques (oxyde de fer) ont été co-encapsulés au sein de micelles d'amphiphiles de 18 à 30 nm de diamètre. Ces amphiphiles (gallates PEGylés) possèdent 3 chaînes undecanoyles, un polyéthylène glycol de 34 unités et une fonction terminale : OH, NH , COOH ou N . Les propriétés magnétiques des micelles ont permis de les déplacer collectivement sous champ magnétique. En IRM l'effet sur le contraste a été quantifié. Enfin, des fonctions de reconnaissances telles que la biotine (ciblant les dérivés de l'avidine) ou le tris-NTA (ciblant les polyhistidines via le Ni ), ont été introduites. Ce qui a permis, dans le cas tris-NTA, de réaliser un marquage de protéines transmembranaires sur des cellules HeLa à la fois spécifique et réversible.We report the synthesis of both fluorescent and magnetic nanoprobes for labelling and tracking individual biomolecules by bio-imaging (fluorescence microscopy, MRI, ). Both fluorescent semi-conductors (quantum dots) and magnetic (iron oxide) nanocristals were co-encapsulated by using amphiphiles which self-organise into stable micelles with a diameter of 18 to 30 nm. These amphiphiles (PEGylated gallates) present 3 undecanoyl chains, a 34 units polyethylene glycol (PEG) and a terminal functional group such as : OH, NH , COOH or N . The magnetic properties of the micelles permit to guide them collectively under magnetic field. Furthermore, effect on the contrast in MRI was quantified. Finally, recognition groups such as biotin (targeting avidin derivatives) or tris-NTA (targeting polyhistidine tag by complexation with Ni ) were introduced. We achieved a specific and selective labelling of transmembranar proteins onto HeLa cells, using tris-NTA.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Molecular recognition induced aggregation and fusion between vesicles containing lipids bearing complementary hydrogen bonding head-groups

International audienc