Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Sonde luminescente“

Os nanocristais coloidas ou quantum dots são pontos quânticos e semicondutores na forma coloidal. Eles têm sido responsáveis por um grande volume de pesquisas, seja no âmbito da ciência básica ou aplicações em campos diversos como sonda luminescente, dentre eles a biotecnologia. O domínio das metodologias desses pontos quânticos é o primeiro e fundamental passo para futuras aplicações como biomarcadores em sistemas biológicos, in vitro e in vivo, devido a vantagens em relação aos fluoróforos orgânicos. O objetivo deste artigo é realizar uma breve revisão sobre marcadores biológicos nanocristais e sua importância nas pesquisas biológicas.

Des films minces de carbone amorphe hydrogene ont ete synthetises par decharge luminescente radiofrequence (13. 56 mhz) dans un melange de gaz argon-propane. Afin de comprendre les processus de formation des films, une etude des proprietes physiques de la phase gazeuse ainsi qu'une caracterisation du materiau synthetise ont ete effectuees. Les proprietes physico-chimiques de la decharge ont ete etudiees par spectroscopie d'emission optique qui a pu mettre en evidence les principales especes emissives dans la decharge. Afin de comprendre les processus de dissociation electronique en phase gazeuse une technique de diagnostic par sonde de langmuir de la decharge rf a ete mise au point. Nous avons pu remonter par ce biais aux fonctions de distribution de vitesse des electrons, a la densite electronique et a l'energie moyenne en presence d'un gaz neutre (l'argon) et en presence de melange argon-propane. Les fonctions de distribution rencontrees peuvent etre maxwelliennes, bi-maxwelliennes ou de type druyvesteyn et ce pour differentes conditions experimentales. La variation de composition de la phase gazeuse selon les conditions experimentales engendre des proprietes variables des couches minces synthetisees. Nous avons analyse ces couches et avons pu montrer a l'aide des spectroscopies raman et infrarouge la presence de structures graphitique et polymere du materiau, dependant du taux de propane present dans la decharge. Les proprietes physiques des couches telles que le gap optique, la resistivite et les pertes dielectriques sont tributaires de leur teneur en hydrogene. Les materiaux fortement hydrogenes ayant une dominante polymere, presentent un gap optique eleve, une forte resistivite electrique et de faibles pertes dielectriques. Ils peuvent etre utilises comme couches de passivation de microcircuits en microelectronique

Ce travail de thèse porte sur l’élaboration de nanoplatformes multifonctionnelles de type cœur/coquille incluant un cœur fonctionnel qui agit comme nanothermomètre encapsulé dans une couche de silice hybride mésoporeuse de type PMO (Periodic Mesoporous Organosilica). L’élaboration des systèmes a été effectuée dans un premier temps suivant la stratégie d’un dépôt de silice hybride mésoporeuse sur un cœur condensé à base de silice « hard template ». Une étude fondamentale de la structure, de la nature chimique et de la taille de la coquille de confinement est menée par une approche expérimentale multi-échelle. La modulation de la taille des nano-objets sur un ordre de grandeur entre 50 et 500 nm environ a été démontrée, ainsi que la modulation de la composition chimique basée sur l’utilisation de différents précurseurs organosilanes pontés. Les résultats ont révélé que l’organisation des mésopores de la couche est conditionnée par les interactions supramoléculaires entre sous structures organiques de la silice hybride. L’élaboration d’un cœur fonctionnel photoluminescent dopé de terres rares (β-NaYF4: Yb3+, Er3+) a été ensuite effectuée, suivie du dépôt d’une couche hybride afin d’obtenir des systèmes multicoquilles. Ces systèmes ont été modifiés pour introduire un espace creux entre les deux phases. Les performances thermométriques des nanoparticules fonctionnelles en fonction du type de confinement ont été étudiées en détail sur la base de leur réponse en photoluminescence. L'évaluation des performances des nanothermomètres obtenues est encourageante pour des applications dans le domaine biologique
The thesis work focuses on the development of multifunctional core/shell nanoplatforms including a functional core acting as a nanothermometer encapsulated in a PMO-type mesoporous hybrid silica layer. The elaboration of the systems was initially carried out according to the strategy of a mesoporous hybrid silica deposition on a silica-based condensed core ("hard template" strategy). A fundamental study of the structure, chemical nature and size of the shell is conducted using a multi-scale experimental approach. The nano-object size modulation in a range between 50 and 500 nm approximately has been demonstrated, as well as the modulation of the chemical composition based on the use of different bridged organosilane precursors. The results revealed that the organization of the mesopores of the layer is conditioned by the supramolecular interactions between organic substructures of the hybrid silica. The elaboration of a photoluminescent functional core doped with rare earths (β-NaYF4: Yb3+, Er3+) was then carried out, followed by the deposition of a hybrid layer in order to obtain multishell systems. These systems have been modified to introduce a hollow space between the two phases. The thermometric performance of the functional nanoparticles as a function of the confinement type were studied in detail on the basis of their photoluminescence response. The evaluation of the performance of the resulting nanothermometers is encouraging for applications in the biological field

Une approche systematique de l'evolution des caracteristiques courant-tension et pression-tension, completee par une etude par spectroscopie d'emission et par la mesure de la densite electronique, nous a conduits a une interpretation fine de la decharge en cathode creuse de titane sous plasma d'argon. Une tension minimale de decharge fonction d'une pression optimale et d'un courant optimal de decharge, est mise en evidence, ces deux derniers parametres evoluant de facon proportionnelle. Nous montrons que l'efficacite maximale d'excitation et d'ionisation des electrons se produit a des pressions inversement proportionnelles aux classes d'energie electronique considerees. Nous mettons egalement en evidence une modification des caracteristiques de la decharge etroitement liee aux phases cristallographiques alpha et beta du titane. Ce phenomene semble etre associe a une variation du travail de sortie du titane a la transition de phase

L’ADN est une molécule biologique essentielle, assurant le support et le transfert de l’information génétique des êtres vivants, et impliquée dans de nombreux processus d’interactions. L’élaboration d’outils moléculaires efficaces capables d’interagir avec l’ADN et de mettre en évidence cette interaction est donc un domaine de recherche d’intérêt majeur pour la compréhension d’événements biologiques essentiels et pour le diagnostic médical. Grâce à leurs propriétés spectroscopiques et magnétiques particulières, les ions lanthanides (Ln3+) s’avèrent être d’excellents candidats dans l’élaboration de telles sondes. En effet, la luminescence des ions Tb3+ et Eu3+ est très intense avec des bandes d’émission fines et caractéristiques dans le visible, et permet une détection résolue en temps grâce à de longs temps de vie de luminescence. L’ion Gd3+, grâce à un moment magnétique de spin très élevé et à un temps de relaxation électronique relativement long, possède des propriétés magnétiques particulièrement intéressantes pour augmenter la relaxation paramagnétique nucléaire des protons de l’eau.Ce travail de thèse a consisté à exploiter les propriétés des lanthanides au sein de peptides optimisés pour complexer ces ions, et fonctionnalisés par une unité de reconnaissance de l’ADN. Les complexes de Gd(III) développés sont de puissants outils capables de mettre en évidence l’interaction avec l’ADN en induisant une augmentation significative de la relaxivité aux champs intermédiaires. Celle-ci est caractéristique de l’augmentation du temps de corrélation rotationnelle inhérente à la formation de l’adduit complexe-ADN. Par ailleurs, les complexes de Tb(III) comportant un sensibilisateur de cet ion et une unité de reconnaissance de l’ADN ont permis l’obtention de sondes efficaces de l’ADN aux propriétés d’émission optimisées. Un choix judicieux du trio « unité de reconnaissance – sensibilisateur - lanthanide » permet d’éteindre la luminescence du lanthanide en absence d’ADN et de l’augmenter suite à l’interaction avec cet acide nucléique. Ces sondes luminescentes sont également capables d’induire une augmentation de la luminescence centrée sur le métal suite à leur interaction avec d’autres acides nucléiques
DNA is an essential biomolecule, which ensures the support and the transfer of the genetic information in all organisms, and is involved in many interaction processes. The development of effective molecular tools interacting with DNA and highlighting this interaction is a field of research of high relevance, in order to understand essential biological events and for medical diagnostics. Thanks to their unique spectroscopic and magnetic properties, lanthanide ions (Ln3+) have proved to be very promising candidates in the design of such probes. In fact, luminescence of Tb3+ and Eu3+ is highly sensitive with narrow and specific emission bands, and is time-resolved with long luminescence lifetimes. Gd3+ ion, thanks to a high spin magnetic moment and a long electronic relaxation time, has interesting magnetic properties to enhance the nuclear paramagnetic relaxation of water protons.In this work, we take advantage of lanthanides’ properties within peptides, optimized for complexing these ions, and functionalized with a DNA binding unit. Developed Gd3+ complexes are powerful tools that can highlight the interaction with DNA, thanks to a significant increase of relaxivity at intermediate fields. This one is characteristic of the increase of the rotational correlation time inherent to the formation of the complex‑DNA adduct. Moreover, the Tb3+ complexes include a sensitizer of this ion and a DNA binding unit, allowing the conception of effective DNA probes with optimized emission properties. A judicious choice of the trio “DNA binding unit – sensitizer – lanthanide” allows to switch off the lanthanide luminescence without DNA and to turn it on after interaction with this nucleic acid. These luminescent probes are also able to induce an increase of the metal-centered luminescence after interaction with other nucleic acids

Orientador: Teresa Dib Zambon Atvars
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química
Made available in DSpace on 2018-07-19T09:29:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coltro_Leda_D.pdf: 5299531 bytes, checksum: 6803c4a37ff55a9dab08851597d44c06 (MD5) Previous issue date: 1994
Doutorado

Recent studies on the use of bio-conjugating organometallic probes report on the possibility to use biotinylated-derivatives to selectively coordinate to a specific protein, avidin. In the present thesis, the synthesis of four new bifunctional ligands is described. The ligands contain both a pyridine triazolic unit able to coordinate a transition metal, and a biotin fragment able to bond avidin: the two functionalities are linked together by an appropriate aromatic linker (amide or ester). The obtained ligands were then employed to form luminescent Ir(III) complexes, that have been fully characterized also by a photophysical point of view both in organic and in aqueous solvent. Therefore, titrations of solutions of avidin with aqueous solutions of Ir(III)-complexes have been performed in order to estimate the luminescence variations of the complexes in the presence or in the absence of bio-conjugation.

La très forte sensibilité des méthodes analytiques basées sur la fluorescence a conduit au développement de nouveaux marqueurs fluorescents pour l’analyse et l’imagerie biologique. Cependant, l’utilisation de ces marqueurs est limitée par des problèmes d’autofluorescence des milieux biologiques et de diffraction de lumière. L’utilisation de luminophores possédant un temps de vie de luminescence long couplé à la détection du signal en temps résolu permet de s’affranchir de ces problèmes et d’augmenter la sensibilité de détection. Les chélates d’ions lanthanides, en particulier d’europium et de terbium, se sont avérés être de très bons candidats, notamment du fait de leurs longs temps de vie de l’état excité. Dans ces complexes l’excitation directe des ions lanthanides étant difficile à obtenir, celle-ci a lieu indirectement par l’intermédiaire de chromophores organiques qui absorbent généralement la lumière UV, créant des risques de photodégradation. Dans un premier temps, ce travail a porté sur la synthèse de ligands organiques et de métalloligands à base de platine permettant d’étudier le déplacement vers le visible des propriétés d’absorption des complexes d’europium. Dans un deuxième temps, nous avons synthétisé des complexes d’europium et de terbium à partir de ligands nonadentade à base de bispyrazolylpyridine et étudié leurs propriétés spectroscopiques (absorption, émission, rendement quantique et temps de vie de luminescence). Ces complexes possèdent de très bonnes propriétés de complexation et de luminescence et la méthode synthétique utilisée permet l’introduction d’une fonction carboxylate, potentiellement activable en ester de NHS pour le marquage covalent de matériel biologique. Certains chélates d’europium ont été testés en imagerie cellulaire et en absorption biphotonique, permettant d’envisager leur utilisation en microscopie à deux photons, par excitation dans le rouge ou le proche infra-rouge. Pour un complexe d’ytterbium soluble dans l’eau et possédant une fonction de greffage, le temps de vie de luminescence très élevé (1,6 ms) permet d’envisager des applications à la détection en temps résolu dans le proche infra-rouge
The high sensitivity of analytical methods based on fluorescence has led to the development of new fluorescent markers for biological analysis and imaging. However, the use of these dyes is limited by the selffluorescence of biological media and light scattering. The use of long-lived luminophores coupled to time-resolved detection of the signal allow to avoid these problems and to enhance the detection sensitivity. The lanthanide ion chelates, in particular of europium and terbium, proved to be good candidates due to their long-lived excited states lifetimes. In these complexes, the direct excitation of lanthanide being difficult to achieve, it is indirectly obtained through organic chromophores, absorbing in the UV, creating risks of photodegradation. This work was first based on the synthesis of organic ligands and platinum-based metalloligands allowing to study the displacement of the absorption properties of europium complexes toward the visible region. Then, we synthesised europium and terbium complexes from nonadentate ligands based on bispyrazolylpyridine and studied their spectroscopic properties (absorption, emission, luminescence quantum yield and lifetime). These complexes possess good complexation and luminescence properties and the synthetic methodology permits the introduction of a carboxylate function, potentially activable into NHS ester for biological labelling. Some europium chelates have been tested in cell imaging and others for their biphotonic absorption properties (allowing the excitation of the complexes in the red or infra-red region). For a water soluble ytterbium complex possessing a grafting function, the long-lived luminescence lifetime (1,6 ms) opens perspectives for time-resolved detection in the infra-red region

Le principe de multimodalité en imagerie biomédicale, initié il y a une dizaine d'années, a conduit au développement d'une nouvelle classe de contrastophores : les agents de contraste bimodaux. L'approche développée au moyen de tels agents de contraste vise à dépasser les limites des techniques d'imageries conventionnelles afin d'accéder au cours d'une unique analyse à des informations d'ordre microscopique et macroscopique. Dans ce document, nous rapportons la synthèse de complexes hétérobimétalliques destinés à une utilisation en tant que sondes bimodales ainsi que l'évaluation de leurs propriétés physico-chimiques : stabilités en milieux aqueux, propriétés optiques et relaxométriques. La première série de complexes a pu être obtenue grâce à la synthèse d'un ligand bichélatant original comportant un motif 2,2'-bipyridine apte à complexer un métal de transition tel que Re(I), Ru(II) ou Ir(III), et un motif heptadente polyaminocarboxylique (2,6-bis[N,N bis(carboxymethyl)aminomethyl] pyridine, PMN) assurant la complexation d'un ion lanthanide, La(III), Eu(III), Tb(III), Gd(III), Yb(III) ou Nd(III). Les propriétés physico-chimiques des complexes obtenus par appariement des ions précités, se sont révélées pour un certain nombre d'entre eux, compatibles avec leurs utilisations dans différentes applications en imagerie bimodale avec notamment, l'accès à une dualité IRM/Imagerie optique dans le visible particulièrement intéressante. Des résultats préliminaires de cytotoxicité et de microscopie cellulaire concordent avec ces conclusions. La deuxième famille de composés bimodaux a été synthétisée à partir du cœur [Re(CO)3Bipy]+ complexé par une unité 2,2'-bipyridine, sur lequel un second ligand est introduit selon une approche " 2+1 ". Ainsi le premier radiocomplexe de type Re(I)/99mTc(I), alliant imagerie optique et imagerie TEMP, a pu être obtenu et caractérisé. Un équivalent gadolinié Re(I)/Gd(III) de structure originale et correspondant à une bimodalité Imagerie optique et IRM, a également été préparé selon une approche identique. Des études de bioconjugaison de ces composés sont en cours suite à des études préliminaires de toxicités favorables
The multimodality approach in biomedical imaging has gained in popularity over the last decade with the development of a new class of contrast agents : the bimodal probes. The combination of complementary imaging modalities appears as a convenient pathway to overcome the weakness of each imaging modality and should allow access to microscopic and macroscopic data at the same time. The synthesis of new heterobimetallic complexes and the evaluation of their physico-chemical properties (aqueous stabilities, photophysical and relaxometric evaluations) are reported in this document. Using a bichelating ligand with a 2,2'-bipyridine moiety for the complexation of transition metal ions and a heptadentate moiety (2,6-bis[N,N-bis(carboxymethyl)aminomethyl] pyridine, PMN) for the chelation of lanthanide ions, various complexes were synthesized. Their physico-chemical properties were analyzed and they were founded sustainable with bimodal applications, especially in view of a promising MRI/Optical imaging duality application. The preliminary data of cytotoxicity and cellular microscopy studies are compatible with these conclusions. A second approach was used to built heterobimetallic tricarbonyl Re(I)-based complexes using the "2+1" complexation principle to introduce an auxiliary ligand in the coordination sphere of the metallic ion. According to this way, the first dinuclear Re(I)/99mTc(I) complex for an optical imaging/TEMP imaging was reported as well as an original structure combining Re(I) and Gd(III) ions for a MRI/Optical imaging duality application. The bioconjugation studies of this last compound are undergoing following favorable preliminary cytotoxicity experiments

Les ions métalliques sont essentiels pour le vivant. Une machinerie complexe tant au niveau cellulaire qu’au niveau de l’organisme entier permet de réguler finement leurs concentrations. Un dérèglement de leur homéostasie est souvent associé à des maladies. Afin de mieux comprendre les processus biologiques dans lesquels ces métaux sont impliqués, il est important de pouvoir les détecter, les suivre et les quantifier. Le but de ma thèse a été de synthétiser des sondes luminescentes pour la détection sélective du Zn2+ et du Cu+ au sein de cellules. Nous avons préparé et caractérisé des macromolécules sophistiquées présentant les qualités requises pour un tel objectif. Ces molécules sont synthétisées par méthode convergente mettant en jeu différentes ligations chimio sélectives.Nous avons développé une famille de sondes sélectives de Zn2+, intensiométriques ou ratiométriques et émettant dans le visible ou dans le proche infrarouge. En vue de réaliser des sondes pour l’imagerie cellulaire par microscopie confocale, nous avons mis au point une méthode de synthèse pour ajouter différentes séquence de pénétration à ces sondes. Elles ont été ensuite testées in cellulo. Bien qu’elles ne permettent pas la détection du zinc, elles ont néanmoins permis d’identifier une séquence de pénétration permettant une internalisation cellulaire. Nous avons ensuite développé une sonde incorporant deux complexes de lanthanides (terbium et europium) pour la détection du Cu+. Cette sonde répond parfaitement à la présence de Cu+ avec un signal ratiométrique. Son comportement contre intuitif a été étudié grâce à la synthèse et la caractérisation de différents « mutants »
Metal ions are essential for life. Complex machineries at both the cellular and the whole organism levels regulate finely their concentrations. A disruption of their homeostasis can lead to disorders and serious diseases. In order to better understand the biological processes involving these metals, it is important to be able to detect, track and quantify them. The aim of my PhD was to develop luminescent probes for the detection of Zn2+ and Cu+. We prepared and characterized sophisticated molecules exhibiting the qualities required for this goal. These molecules were synthesized by convergent methods involving various chemoselective ligations. We developed a family of selective zinc probes, inensiometric or ratiometric, which emitted in the visible or near infra red. In order to elaborate probes for cellular imaging by confocal microscopy, we designed a synthetic pathway to add different penetrating peptides to these probes. They were tested in cellulo. Although they didn’t demonstrate zinc detection, they allowed identification of the penetrating sequence which permitted the cellular internalisation. We then developed a probe which incorporated two lanthanide complexes (terbium and europium) for the Cu+ detection. This probe responds perfectly to the presence of Cu+ with a ratiometric signal. Its counter-intuitive behaviour was studied thanks to the synthesis and the characterisations of different « mutants »