Academic literature on the topic 'Modification des nanoparticules'

In conventional drug treatments, high toxic effects, low solubility, and low bioavailability of the active substance cause insufficient drug release in the target tissue and undesirable side effects in healthy tissue. Various drug delivery systems are utilized to eliminate these undesirable effects. Mesoporous silica nanoparticles (MSN) are biocompatible biomaterials that have a large surface area, high pore volume, and enhanced adsorption capacity. With MSN-mediated controlled drug release, the active substance concentration in the blood is kept within the desired therapeutic range. Posaconazole (PCZ) is an antifungal agent. Absorption of PCZ is difficult due to its low solubility in aqueous and acidic environments, low therapeutic effect and low bioavailability. The use of controlled drug release systems avoids these problems and facilitates the absorption and release of PCZ. In this study, it is aimed to enhance the PCZ adsorption and release by using a drug delivery system. MSNs were synthesized by sol-gel method, and surface modification of nanoparticles was achieved using (3-Aminopropyl) triethoxysilane (APTES). PCZ was loaded on APTES-modified MSN successfully. MSN, APTES-modified MSN and PCZ loaded APTES-modified MSN were characterized. Diffusion controlled release of PCZ was observed in drug release studies.

A flexible sensor based on polymer poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) mixed with graphite was surface modified with AuNP (gold nanoparticule) and copper phthalocyanine using Layer-by-Layer (LbL) technique for simultaneous determination of catechol (CC) and paraquat (PQ). The device with and without modification was characterized by contact angle, Scanning Electron Microscopy (SEM), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Electrochemical characterization was performed by Cyclic Voltammetry (CV) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Differential Pulse Voltammetry (DPV) technique was used to detect CC and PQ molecules in an interval of 100 to 200 μM, some parameters were obtained from the analytical curve, such as linear regression values (R2) equal to 0.9998 and 0.9993 and detection limit (LOD) equal to 1.36 × 10−6 and 1.31 × 10−6 for CC and PQ, respectively. The sensor (g-PBAT/AuNP-PAH/CuTsPc)3 presented good stability, reproducibility, and repeatability, with recovery values ranging between 98.4%–105.6% for CC and 94.4%–106.1% for PQ when the sensor was subjected to analysis of samples contaminated with tap water. Electrodes produced in this work had the advantage of being flexible, disposable, reproducible, and of low manufacturing cost, which makes them attractive for portable environmental analysis.

In recent years, technology for the fabrication of mixed-matrix membranes has received significant research interest due to the widespread use of mixed-matrix membranes (MMMs) for various separation processes, as well as biomedical applications. MMMs possess a wide range of properties, including selectivity, good permeability of desired liquid or gas, antifouling behavior, and desired mechanical strength, which makes them preferable for research nowadays. However, these properties of MMMs are due to their tailored and designed structure, which is possible due to a fabrication process with controlled fabrication parameters and a choice of appropriate materials, such as a polymer matrix with dispersed nanoparticulates based on a typical application. Therefore, several conventional fabrication methods such as a phase-inversion process, interfacial polymerization, co-casting, coating, electrospinning, etc., have been implemented for MMM preparation, and there is a drive for continuous modification of advanced, easy, and economic MMM fabrication technology for industrial-, small-, and bulk-scale production. This review focuses on different MMM fabrication processes and the importance of various parameter controls and membrane efficiency, as well as tackling membrane fouling with the use of nanomaterials in MMMs. Finally, future challenges and outlooks are highlighted.

(1) Background: Chiral nanoparticular systems have recently emerged as a compelling platform for investigating stereospecific behavior at the nanoscopic level. We describe chiroselective supramolecular interactions that occur between DNA oligonucleotides and chiral polyurea nanocapsules. (2) Methods: We employ interfacial polyaddition reactions between toluene 2,4-diisocyanate and lysine enantiomers that occur in volatile oil-in-water nanoemulsions to synthesize hollow, solvent-free capsules with average sizes of approximately 300 nm and neutral surface potential. (3) Results: The resultant nanocapsules exhibit chiroptical activity and interact differentially with single stranded DNA oligonucleotides despite the lack of surface charge and, thus, the absence of significant electrostatic interactions. Preferential binding of DNA on d-polyurea nanocapsules compared to their l-counterparts is demonstrated by a fourfold increase in capsule size, a 50% higher rise in the absolute value of negative zeta potential (ζ-potential), and a three times lower free DNA concentration after equilibration with the excess of DNA. (4) Conclusions: We infer that the chirality of the novel polymeric nanocapsules affects their supramolecular interactions with DNA, possibly through modification of the surface morphology. These interactions can be exploited when developing carriers for gene therapy and theranostics. The resultant constructs are expected to be highly biocompatible due to their neutral potential and biodegradability of polyurea shells.

(1) Background: Chiral nanoparticular systems have recently emerged as a compelling platform for investigating stereospecific behavior at the nanoscopic level. We describe chiroselective supramolecular interactions that occur between DNA oligonucleotides and chiral polyurea nanocapsules. (2) Methods: We employ interfacial polyaddition reactions between toluene 2,4-diisocyanate and lysine enantiomers that occur in volatile oil-in-water nanoemulsions to synthesize hollow, solvent-free capsules with average sizes of approximately 300 nm and neutral surface potential. (3) Results: The resultant nanocapsules exhibit chiroptical activity and interact differentially with single stranded DNA oligonucleotides despite the lack of surface charge and, thus, the absence of significant electrostatic interactions. Preferential binding of DNA on d-polyurea nanocapsules compared to their l-counterparts is demonstrated by a fourfold increase in capsule size, a 50% higher rise in the absolute value of negative zeta potential (ζ-potential), and a three times lower free DNA concentration after equilibration with the excess of DNA. (4) Conclusions: We infer that the chirality of the novel polymeric nanocapsules affects their supramolecular interactions with DNA, possibly through modification of the surface morphology. These interactions can be exploited when developing carriers for gene therapy and theranostics. The resultant constructs are expected to be highly biocompatible due to their neutral potential and biodegradability of polyurea shells.

Dans cette étude nous nous sommes intéressés à l’évaluation de l’impact des nanoparticules de silice fumée (SiO2) sur un organisme bioaccumulateur, bioindicateur de pollution de l’environnement et un indicateur d’état sanitaire des sols, le gastéropode Helix aspersa suite à une exposition via la nourriture. La toxicité des NPs de silice est déterminée chez l'escargot Helix aspersa grâce aux expérimentations réalisées au sein du laboratoire sur des escargots partagés en quatre lots : un lot considéré comme témoin et trois autres traités par des doses croissantes de nanoparticules de silice fumée de 250, 500 et 750 µg/g de nourriture (farine de blé) pendant quatre semaines. Le stress oxydatif a été évalué par le biais d’un suivi de l’activité de certains biomarqueurs biochimiques et enzymatiques : GSH, GST, GPx et CAT dans les tissus hépatopancréatiques et rénaux et un dosage des protéines totales a également été effectué. Les résultats obtenus montrent que la présence des nanoparticules de silice dans la nourriture de H. aspersa provoque des modifications des paramètres testés dont une augmentation du taux des protéines totales. Nos données révèlent une diminution du taux du GSH ainsi que de l’activité de la CAT et de la GPx, parallèlement à l’observation d’une augmentation de l’activité de la GST au niveau de l’hépatopancréas et du rein. Les perturbations notées sont relativement plus significatives au niveau de l’hépatopancréas qu’au niveau du rein. Nos résultats montrent un état de stress oxydatif chez H. aspersa exprimé par le déclenchement du système de lutte contre le stress oxydatif à travers les biomarqueurs de cette réaction métabolique.

Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse se concentrent sur la fonctionnalisation covalente de nanoparticules métalliques par une monocouche de calix[4]arènes. L’activité catalytique de ces systèmes modifiés a ensuite été étudié lors de l’activation de petites molécules ressources comme le dioxygène, le méthanol, et le dioxyde de carbone
The work presented in this manuscript is focused on the surface functionalization of metallic nanoparticles with a covalently-bound monolayers of calix[4]arenes. The catalytic activity of these modified systems was then studied for the activation of small fuel molecules such as oxygen, methanol, and carbon dioxide

L'objectif de ce travail est la modification de surface de nanoparticules de silice en milieu aqueux par greffage d'acides alkylphosphoniques. La liaison Si-O-P n'étant pas stable vis-à-vis de l'hydrolyse, le greffage a été effectué par l'intermédiaire d'espèces aluminiques déposées en surface des nanoparticules de silice donc par des liaisons Si-O-Al-O-P. Une étude préalable de greffage d'acides alkylphosphoniques sur des nanoparticules modèles d'alumine a été réalisée. Puis deux stratégies ont été suivies pour modifier la surface de nanoparticules de silice : (a) le greffage d'acide alkylphosphonique sur des nanoparticules modifiées en surface industriellement par des espèces aluminiques et (b) le greffage de nanoparticules de silice par ajouts successifs d'un sel d'aluminium puis d'acide alkylphosphonique. Les différentes nanoparticules ainsi fonctionnalisées par des chaînes alkyles ont été caractérisées par analyse thermogravimétrique, RMN MAS 31P, analyse élémentaire, spectroscopie infra-rouge, adsorption-désorption d'azote à 77 K, adsorptions d'hexane et d'eau à 25 °C et par un test de flottaison dans des mélanges eau/méthanol "methanol number". Les paramètres de greffage ont été optimisés ce qui nous a permis de synthétiser des nanoparticules avec différents taux de recouvrement et ainsi de contrôler leur hydrophobie et leur polarité de surface sur une large échelle. La méthode (b) permet d'obtenir rapidement le recouvrement des nanoparticules de silice et constituerait une avancée économique
The goal of this study is the surface modification of silica nanoparticles in aqueous media by grafting alkylphosphonic acid molecules. As Si-O-P bonds are unstable toward hydrolysis, the grafting is done by aluminium species deposited on the nanoparticles surface that is to say by Si-O-Al-O-P bonds. First, a study of the grafting of alkylphosphonic acid molecules onto alumina nanoparticles surface, used as a model, has been carried out. Then two strategies have been followed to modify silica nanoparticles surface: (a) the grafting of alkylphosphonic acid molecules on the surface of nanoparticles industrially modified by aluminium surface species and (b) the surface modification of silica nanoparticles by successive additions of aluminium salt then alkylphosphonic acid. The different nanoparticles functionalised by alkyl chains obtained have been characterised by thermogravimetric analysis, NMR MAS 31P, elementary analysis, infra-red spectroscopy, nitrogen adsorption-desorption at 77 K, hexane and water adsorptions at 25 °C and by a floating test in methanol/water mixing (“methanol number”). Grafting parameters have been optimised which allow us to synthesize nanoparticles with different covering rates and thus to control their hydrophobicity and their surface polarity on a large scale

Les nanoparticules (NP) ont fait l’objet de nombreuses avancées technologiques dans le domaine de la cancérologie au cours de la dernière décennie. Ces NP organiques ou inorganiques permettent ainsi d’améliorer l’efficacité de certains traitements préexistants à la fois en chirurgie, en chimiothérapie anticancéreuse ou encore l’immunothérapie. Concernant la radiothérapie externe, qui représente l’une des modalités de référence pour traiter le cancer au cours du parcours de soin d’un patient, elle se heurte le plus souvent aux tumeurs dites radio-résistantes du fait de l’administration de doses délivrées souvent trop faibles afin de limiter l’irradiation des tissus sains environnants. L’une des stratégies les plus prometteuses consiste ainsi à utiliser des NP à base d’atomes lourds (comme l’or, le platine, l’hafnium ou le gadolinium) en tant qu’agents radiosensibilisants, qui une fois concentrées au niveau tumoral permettent d’augmenter l’efficacité de la radiothérapie externe. Cette avancée technologique pourrait connaître un essor sans précédent si leur concentration tumorale ne reposait pas simplement sur un ciblage passif via l’effet EPR mais sur l’adressage spécifique de ces NP novatrices principalement au niveau tumoral afin de potentialiser l’effet des rayons ionisants tout en limitant les effets secondaires vis-à-vis des tissus sains et ainsi améliorer l’efficacité thérapeutique.Les travaux présentés dans cette thèse porte ainsi sur l’adressage actif de NP de silice à cœur rhodamine, pouvant chélater plusieurs atomes de gadolinium, selon une approche d’immunopréciblage par chimie bioorthogonale SPAAC (Strain Promoted Alkyne-Azide Cycloaddition). Cette stratégie repose sur un ciblage actif en deux temps: (1) un anticorps modifié par une entité bioorthogonale de type azoture serait tout d’abord administré; (2) puis, des NP fonctionnalisées avecdes entités bioorthogonales complémentaires (azadibenzylcyclooctyne, ADIBO) seraient injectées dans un second temps après clairance de l’anticorps modifié non localisé au niveau tumoral. La liaison covalente spécifique NP/anticorps via la ligation SPAAC (ADIBO/N3) devrait ainsi permettre d’améliorer la concentration tumorale des NPs et ainsi potentialiser leur effet thérapeutique. La fonctionnalisation de surface des NP a été réalisée selon un procédé automatisé de synthèse supportée utilisant une chimie de synthèse dite «aux phosphoramidites». Cette technique a permis d’introduire en surface les entités bioorthogonales ADIBO ainsi que des macrocycles DOTA permettant de chélater les atomes de gadolinium. Le greffage de ces différentes molécules ainsi queleur quantification ont ensuite été confirmés par diverses techniques de caractérisation(fluorescence, absorbance, DLS, ICP-MS). Dans la deuxième partie de ces travaux de recherche, les anticorps ont été efficacement modifiés par les entités bioorthogonales de type azoture, complémentaires des ADIBO selon l’approche SPAAC. Après quantification et validation de leur réactivité par étude MALDI-TOF et fluorescence, le meilleur conjugué monoclonal a été sélectionné pour mener des études in vitro par microscopie confocale. Malgré les différentes études effectuées au cours de ce projet, il n’a pas encore été possible de démontrer la faisabilité du concept de préciblage par chimie bioorthogonale de ces NP multimodales. Toutefois, l’obtention de NP comportant à la fois des entités bioorthogonales et du gadolinium laisse entrevoir des perspectives intéressantes pour une application en tant qu’agents théranostiques
In the last few years, nanoparticles (NP) have been of growing interest in the field of oncology for enhancing the therapeutic efficacy of cancer treatment modalities. These organic or inorganic NPimprove the effectiveness of some pre-existing treatments as surgery, cancer chemotherapy andimmunotherapy. With regard to radiotherapy, one of the principal means of patient cancertreatment, it has to face the increasing number of tumors described as “radioresistant” due to lowdoses often delivered in order to limit the effect of radiation on healthy tissue. One of the mostpromising strategy relies on high atomic number NP (e.g. gold, platinum, hafnium or gadolinium)used as radiosensitizers for their capacity to enhance radiation damage once in the tumormicroenvironment. This technological advance could getting an unprecedented development if theirtumor concentration was not only based on passive targeting via the EPR effect, but on the tumorspecific targeting for potentiating the effect of ionizing radiations while limiting side effects to healthytissues and thus improving therapeutic efficacy.Thus, the work reported in this thesis concerns the development of silica NP constituted of afluorescent core of rhodamine, chelating several gadolinium atoms and able to specifically targetcancer cells with an immunopretargeting system based on SPAAC («Strain Promoted Alkyne-AzideCycloaddition ») bioorthogonal chemistry. This strategy relies on the two-step active targeting: (1) anantibody modified by an azide bioorthogonal entity would first be administered; (2) then, NPfunctionalized with complementary bioorthogonal entities (azadibenzylcyclooctyne, ADIBO) would beinjected in a second time after clearance of the modified antibody not located at the tumor site. Thespecific covalent binding NP/antibody via the SPAAC ligation (ADIBO/N3) should thus permit toimprove NP tumor concentration and potentiate their therapeutic effect.NP surface functionalization was performed according to an automated supported synthesisusing phosphoramidite chemistry. This technique allowed the surface incorporation of the ADIBObioorthogonal entities and also of the macrocycles DOTA for gadolinium chelation. Grafting of thedifferent chemical functions and molecules and their quantification were conducted by variouscharacterization techniques (fluorescence, absorption, DLS, ICP-MS). In the second part of this work,antibodies were efficiently functionalized by azide bioorthogonal entities, complementary of ADIBOfunctions according to SPAAC ligation. After quantification and validation of their reactivity by MALDI-TOF and fluorescence studies, the best immunoconjugate has been selected to perform in vitrostudies by confocal microscopy. Despite different studies carried out in this project, it has not beenyet possible to demonstrate the feasibility of this approach. Nevertheless, these NP obtained withboth bioorthogonal entities and gadolinium atoms suggests other interesting perspectives for application as theranostics

L'objectif de ce travail de thèse est la modification de surface de deux supports inorganiques (nanoparticules mésoporeuses de silice, nanoparticules de carbonate de calcium) par greffage molécules organiques (organosilanes et phosphonates).Des nanoparticules mésoporeuses de silice (MSN) de type MCM-41 ont été synthétisées par micro-émulsion directe et greffées dans des conditions douces par l'isocyanatopropyle trichlorosilane. Ensuite, la réactivité de la fonction isocyanate a été testée par post-modification en utilisant plusieurs nucléophiles aminés. La synthèse, le greffage et la post-modification ont été caractérisés par plusieurs méthodes physico-chimiques. Des MSN fonctionnalisées en surface par un agent de couplage photolabile ont également été élaborées et testées sous irradiation UV, dans la perspective de préparer des nanovalves pour la délivrance photo-contrôlée de médicaments.La modification de surface de nanoparticules de carbonate de calcium (calcite) par formation de monocouches phosphonates a été étudiée. Les conditions réactionnelles ont été optimisées pour favoriser le greffage en évitant la dissolution du carbonate de calcium et la précipitation de phases de phosphonate de calcium. Des monocouches denses ont été obtenues avec différents acides phosphoniques en milieu organique et en milieu aqueux. L'utilisation d'esters phosphoniques (diéthyl esters) a également été explorée. Les nanoparticules modifiées ont été caractérisées par différentes techniques (spectroscopies RMN et IR, DRX, analyse élémentaire, microscopie électronique, test de mouillabilité) afin d'identifier la nature des espèces de surface
The objective of this thesis is the surface modification of two inorganic supports (mesoporous silica nanoparticles, calcium carbonate) by grafting organic molecules (organosilanes and phosphonates derivatives).Mesoporous silica nanoparticles (MSN) of MCM-41 type were synthesized by direct micro-emulsion and grafted under mild conditions using isocyanatopropyltrichlorosilane. Then, the reactivity of the isocyanate function was tested by post-modification using several amino nucleophiles. Synthesis, grafting and post-modification steps have been characterized by several physicochemical methods. MSN surface functionalized with a photolabile coupling agent have also been developed and tested under UV irradiation, with a view to prepare nanovalves for photo-controlled drug-delivery.The surface modification of nanoparticles of calcium carbonate (calcite) by phosphonate monolayers was investigated. The reaction conditions were optimized to favor grafting and prevent the dissolution of calcium carbonate leading to the precipitation of calcium phosphonate phases. Dense monolayers were obtained with different phosphonic acids in organic and aqueous media. The use of phosphonic esters (diethyl esters) was also explored. The modified nanoparticles were characterized by different techniques (NMR and IR spectroscopy, XRD, elemental analysis, electron microscopy, wettability testing) to identify the nature of the surface species

Les nanoparticules de silice sont des plateformes idéales pour la conception d’outils de bioimagerie afin d’étudier les mécanismes de transfert de gènes par des lipoplexes. L’objectif de notre étude est le développement d’une modification chimique de surface permettant d’obtenir des colloïdes de silice chargés positivement susceptible de lier de l’ADN par des interactions électrostatiques. Deux stratégies pour la génération de groupements ammonium quaternaires sur des nanoparticules de silice sont présentées a) une silanisation directe par l’utilisation d’un agent de couplage silanique contenant un groupement ammonium quaternaire et b) un procédé en deux étapes mettant en jeu une modification de surface chimique par des aminosilanes primaires et secondaires suivie d’une alkylation des amines par l’iodomethane. Différentes méthodes physico-chimiques (essais de cosédimentation, des expériences de microbalance à cristal de quartz avec mesure de dissipation et d’imagerie MET et Cryo-MET) ont été utilisées pour mettre en évidence et caractériser les interactions entre les biomolécules et les surfaces quaternisées. Des études préliminaires ont montrées les capacités de marquage de lipoplexes par de telles nanoparticules
Silica nanoparticles are ideal platforms for the conception of bioimaging tools serving for the elucidation of the mechanisms of gene transfection via lipoplex structures. The purpose of the present study is the development of a chemical surface modification for the generation of quaternary ammonium groups on silica nanoparticles permitting the obtainment of highly positively charged silica colloids which strongly attract DNA by electrostatic interactions. Two modification strategies to generate quaternary ammonium groups on silica are presented a) a direct silanization using quaternary ammonium groups containing silane derivatives and b) a modification of silica nanoparticles via a first modification with an amine group containing silane derivative and a subsequent quaternization of the amine groups via an alkylation with iodomethane. Different physicochemical methods were employed (cosedimentation assays, quartz crystal microbalance with dissipation monitoring measurements, TEM and Cryo-TEM imaging) to analyze interactions between quaternized surfaces, DNA and lipids. A preliminary study was carried out which shows the capacity of the synthesized nanoparticles to label DNA in lipoplexes

La technique du recouvrement couche par couche (« Layer-by-Layer », LbL) s’est imposée en tant que méthode simple et efficace pour la modification et la fonctionnalisation de surfaces, notamment de nanoparticules. Nous avons exploré cette technique de recouvrement afin d’augmenter la résistance de liposomes conventionnels. Nous avons mis au point une procédure de formulation couche par couche en utilisant deux polyélectrolytes biodégradables et biocompatibles de charges opposées : la poly(L-lysine) (PLL) et l’acide poly(L-glutamique) (PGA). Cette procédure a permis de développer des formulations très homogènes de liposomes recouverts jusqu’à 6 couches de polymères (layersomes) et de liposomes recouverts de deux couches de polyélectrolytes réticulés. Le recouvrement a été caractérisé par diffusion dynamique de la lumière (DLS), par la technique de microbalance à cristal de quartz (QCM), ainsi que par transfert d’énergie entre deux molécules fluorescentes (FRET). Des études de stabilité des formulations à 4°C dans une solution tamponnée ont démontré que certaines structures sont stables sur 2 mois sans impacter leur capacité d’encapsulation. Les résultats suggèrent une meilleure résistance des liposomes recouverts en présence d’un détergent non-ionique (Triton™ X-100) ainsi qu’en présence de plasma. Dans un second temps, cette procédure a été adaptée au recouvrement de particules virales inactivées de type H5N1, dans le but de développer une forme « retard » du virus. Des particules virales recouvertes jusqu’à 4 couches de polymères ainsi que des particules recouvertes de 2 couches de polyélectrolytes réticulés ont été obtenues et caractérisées par DLS, par diffraction laser (LD) ainsi que par microscopies confocale et électronique à transmission. Des études de stabilité ont démontré que le recouvrement des virus conservés à 4°C est stable au moins 2 mois. Nous avons montré que le recouvrement n’a pas eu d’impact sur l’immunogénicité des particules virales et qu’un relargage différé du virus était probable. Ces travaux ont ainsi démontré l’adaptabilité de l’assemblage couche par couche de nanoparticules pour des applications pharmaceutiques variées
The Layer-by-Layer (LbL) technique has emerged as a simple and effective method for surface modification and functionalization, especially of nanoparticles. We have explored this coating technique to increase the resistance of conventional liposomes. We have developed a layer-by-layer formulation procedure using two biodegradable and biocompatible polyelectrolytes with opposite charges: poly(L-lysine) (PLL) and poly(L-glutamic) acid (PGA). This procedure has allowed the development of very homogeneous formulations of liposomes coated with up to 6 layers of polymers (layersomes) and liposomes coated with two layers of cross-linked polyelectrolytes. The coating was characterized by dynamic light scattering (DLS), quartz crystal microbalance technique (QCM), and energy transfer between two fluorescent molecules (FRET). Studies on the stability of formulations at 4°C in a buffered solution have shown that some structures are stable over 2 months without impacting their encapsulation capacity. The results suggest a better resistance of the coated liposomes in the presence of a non-ionic detergent (Triton™ X-100) as well as in the presence of plasma. In a second step, this procedure was adapted to coat inactivated H5N1 virus particles in order to develop a "delayed" form of the virus. Viral particles coated with up to 4 polymer layers as well as particles coated with 2 layers of cross-linked polyelectrolytes were obtained and characterized by DLS, laser diffraction (LD) as well as confocal and transmission electron microscopy. Stability studies have shown that the coating of viruses stored at 4°C is stable for at least 2 months. We showed that the LbL assembly had no impact on the immunogenicity of the viral particles and that a delayed release of the virus was likely. This work has demonstrated the adaptability of layer by layer assembly of nanoparticles for various pharmaceutical applications

Les propriétés mécaniques, la forte inertie chimique et la biocompatibilité font du diamant dopé au bore (BDD) un matériau très étudié notamment pour des applications dans le domaine biomédical. Des interfaces BDD aminées ont été obtenues via le greffage chimique sans solvant de sels de diazonium sur les électrodes hydrogénées. La présence ainsi que le comportement électrochimique des groupements fonctionnels greffés ont été identifiés par la spectroscopie Raman. En parallèle, on a étudié l'influence des groupements amines de surface sur la cinétique de transfert de charge et sur le dépôt des nanoparticules d'or. En effet, les électrodes BDD oxydées photochimiquement ont permis le greffage des molécules de benzophénone et la photoimmobilisation de brins d'oligonuc1éotides (ADN). De plus, on a démontré, lors de ce travail, les potentialités de la microscopie électrochimique à balayage (SECM) et la microscopie opto électrochimique à champ proche (E-SNOM) pour la structuration locale des électrodes BDD
Excellent mechanical properties, high chemical inertness and biocompatibility have made boron doped diamond electrodes (BDD) a promising material for applications in the biomedical field. Amine-terminated BDD interfaces were obtained through solvent free chemical grafting of diazonium salts on hydrogen terminated BDD electrodes. Next to X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and cyc1ic voltammetry, the presence and electrochemical behaviour of the linked functional groups were identified using Raman spectroscopy. Ln parallel, the influence of the presence of amine groups on the electronic transfer kinetics and the possibility to deposit go Id nanopartic1es was studied. Photochemical oxidized BDD allowed furthermore the linking of photoactive benzophenone molecules and the photoimmobilization of oligonuc1eotide (DNA) strands. Finally, the potential of scanning probe techniques such as scanning electrochemical microscopy (SECM) and electrochemical scanning near field optical microscopy (E-SNOM) to locally pattern BDD electrodes was demonstrated

Le stress oxydant est un phénomène biologique résultant d'un déséquilibre entre des espèces pro- et antioxydantes qui peut être impliqué dans les premiers stades de nombreuses pathologies telles que le cancer ou encore des maladies neurodégénératives. La détection des molécules impliquées dans le stress oxydant est donc un enjeu majeur en termes de santé publique. De par sa simplicité, sa rapidité et son faible coût, l'électrochimie représente une méthode de choix pour la détection du dioxygène dissous et du peroxyde d'hydrogène, deux précurseurs d'espèces délétères plus réactives en milieu biologique. Dans ce travail, une étude du comportement électrochimique de O2 et H2O2 en milieu neutre a été réalisée par voltammétries cyclique et à l'état stationnaire, tout d'abord sur des matériaux massifs non modifiés (or et carbone vitreux). Afin de servir de référence et combler une lacune de la bibliographie, les coefficients de transfert de charge ont été déterminés pour la réduction de O2 et pour l'oxydation de H2O2 en utilisant la méthode de Tafel et celle de Koutecky-Levich, puis comparés à ceux obtenus en milieux acide et basique. Dans une deuxième partie, des électrodes de carbone vitreux fonctionnalisées par des nanoparticules d'or ont été préparées selon deux voies : l'électrodépôt direct à partir d'un précurseur d'or et le dépôt par adsorption d'une solution colloïdale d'or synthétisée en milieu aqueux. Afin de montrer les propriétés électrocatalytiques des nanoparticules d'or, les coefficients de transfert de charge ont été déterminés pour la réduction de O2 et pour l'oxydation de H2O2 et comparés à ceux obtenus sur matériaux massifs. À partir des différents matériaux utilisés, des étalonnages séparés ont été réalisés pour les deux molécules cibles, puis une détection simultanée a été envisagée par voltammétrie cyclique afin de réaliser une preuve de concept pour un futur capteur
Oxidative stress is a biological phenomenon resulting from an imbalance between oxidant and antioxidant species which can be involved in the early stages of many pathologies such as cancer or neurodegenerative diseases. The detection of molecules involved in the oxidative stress is a major issue in terms of public health. Due to its simplicity, fast-response time and low cost, electrochemistry is a method of interest for the detection of dissolved oxygen and hydrogen peroxide, two precursors of more deleterious reactive species in a biological medium. In this work a study of the electrochemical behavior of O2 and H2O2 under neutral conditions was performed by cyclic and steady-state voltammetries, first on bulk unmodified materials (glassy carbon and gold). In order to be further used as a reference and fill a lack in the literature, the charge transfer coefficients were determined for O2 reduction and H2O2 oxidation using Tafel and Koutecky-Levich methods and were compared to those obtained in acidic and basic media. In a second part, gold nanoparticles functionalized glassy carbon electrodes were prepared by two ways: direct electrodeposition from a gold precursor and deposition by adsorption of colloidal gold solution synthesized in aqueous medium. To demonstrate the electrocatalytic properties of those gold nanoparticles, the charge transfer coefficients were determined for O2 reduction and H2O2 oxidation and compared with those obtained on bulk materials. From the different materials used, separate calibrations were made for the two target molecules, and then a simultaneous detection was proposed by cyclic voltammetry to achieve the proof of concept for future sensor

Ce travail porte sur le développement de nanovecteurs magnétiques à base de nanoparticules, destinés à des applications biomédicales in vivo. Les études se sont dirigées vers l'optimisation du couplage de macromolécules de dextran et de dérivés de polyoxyde d'éthylène à la surface des nanoparticules magnétiques afin de les rendre biocompatibles. Des nanoparticules de maghémite, préalablement synthétisées, ont été
modifiées en surface par des agents de couplage silaniques organofonctionnels suivi du greffage covalent des macromolécules. Les nanovecteurs, ont ensuite été marqués par des sondes fluorescentes pour réaliser des
tests in vitro de double marquage (IRM, fluorescence) de microglies humaines (HEMC5).

L'apparition d’un développement cancérigène est souvent caractéristique des tumeurs de la région de la tête et du cou. En raison des altérations prémalignes et malignes fréquentes, il n'est souvent pas possible de supprimer complètement la tumeur par chirurgie.Il en résulte un risque élevé de récidive tumorale. Par conséquent, cette recherche de doctorat vise à développer des nanoparticules photocatalytiques (NPs) qui seront utilisées localement en complément de la thérapie tumorale traditionnelle. Ces NPs, une fois absorbées par les cellules tumorales induiront la mort des cellules photocatalytiques par activation de lumière UV. Des NPs de TiO2 ayant des propriétés photocatalytiques et une taille moyenne inférieure à 20 nm étaient donc synthétisées. La biocompatibilité des NPs, leur absorption dans les cellules et un ciblage tumoral efficace devraient être garantis par une modification de surface des particules avec des molécules organiques dendritiques permettant un contrôle précis de la charge de surface des particules ainsi que la possibilité de couplage avec des anticorps. Un autre objectif était la combinaison de propriétés thérapeutiques et diagnostiques dans le système de NPs par exemple réalisé par incorporation d'agent luminescent. Cette recherche était menée à l'Université de Bordeaux (synthèse des molécules organiques pour la fonctionnalisation des particules) en coopération avec l'Institut Fraunhofer de recherche en silicate ISC à Würzburg, Allemagne (synthèse des nanoparticules)
The occurrence of field cancerization is characteristic for tumours of the head and neck region. Due to these widespread premalignant and malignant alterations, it is frequently not possible to entirely remove the tumour by surgery. This results in a high risk of tumour recurrence. Therefore, this PhD research aimed to develop photocatalytic nanoparticles (NPs) as completion of the traditional tumour therapy. These NPs are supposed to be incorporated by tumour cells and to induce photocatalytic cell death by UV light activation. TiO2 with convincing photocatalytic properties and an average size smaller than 20 nm should therefore be synthesized. NP biocompatibility, their uptake into cells and an efficient tumour targeting should be guaranteed by surface modification of the particles with dendritic organic molecules that allow a precise control of the surface charge of the particles as well as antibody coupling.A further objective was the combination of therapeutic and diagnostic properties within the NPsystem realized for example via introduction of a luminescent dye. This research was carried out at the University of Bordeaux (synthesis of organic molecules for particle functionalization) in cooperation with the Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC in Würzburg, Germany (nanoparticle synthesis)