Letteratura scientifica selezionata sul tema "Systèmes photoactivables"

La silice mésoporeuse est un support polyvalent largement utilisé dans le domaine biomédical et de la catalyse en raison de ses propriétés intéressantes. Dans ce travail, la silice mésoporeuse a d'abord été utilisée comme support pour des applications de thérapie photodynamique (PDT). La PDT est réalisée par l'excitation d'un photosensibilisateur (PS) avec de la lumière visible à certaines longueurs d'onde, puis le PS excité peut soit conduire des réactions de transfert d'électrons vers/depuis des molécules biologiques (mécanisme de type I) ou, alternativement, transférer son énergie à l'oxygène moléculaire, générant ainsi de l'oxygène singulet (1O2, mécanisme de type II).Le bleu de méthylène (MB) est un photosensibilisateur connu qui a la capacitéde générer de l'oxygène singulet. La principale espèce active est la forme monomérique. Cependant, ce colorant a tendance à s'auto-agréger pour former des dimères et des agrégats plus importants, qui sont moins actifs pour la génération de 1O2. Deux stratégies différentes (synthèse directe et post-synthèse) ont été conçues pour incorporer le bleu de méthylène dans des nanoparticules de silice (NPs). La conception de la synthèse est un paramètre clé pour éviter à la fois le relargage du colorant et son auto-agrégation. La matrice de silice chargée négativement permet l'incorporation du colorant, qui est cationique, sans relargage, tandis que la présence de fonctions phényle dans la matrice favorise la forme monomérique du MB. Nous observons que les formes dimériques et monomériques de MB peuvent générer des espèces de 1O2 en solution aqueuse lorsqu'elles sont confinées dans une matrice de silice, ce qui améliore l'activité par rapport au colorant nu en solution.L'effet de la matrice sur la génération de 1O2 a ensuite été étudié avec une série de NPs de silice mésoporeuse d'un diamètre de 80-100 nm avec différentes structures poreuses. La procédure de préparation des NPs de silice a été optimisée en tenant compte des exigences de stabilité colloïdale élevée en milieu aqueux pour l'application en PDT. La fonctionnalisation par zwitterion et l'enrobage lipidique des NPs de silice ont été tentés pour améliorer la stabilité colloïdale, mais ces deux stratégies n'ont pas répondu aux attentes. Les résultats ont montré que la stabilité colloïdale de toutes les NPs de silice conservées dans des solutions aqueuses était meilleure que celle des NPs de silice préalablement séchées après extraction de tensioactifs, puis redispersées dans l'eau. L'incorporation de MB a ensuite été réalisée sur des échantillons aqueux sans tensioactif en utilisant un rapport molaire fixe entre MB et silice. L'eau et le méthanol ont été utilisés comme solvants pour les tests de génération de 1O2, et tous les échantillons ont montré une activité photocatalytique.Des tests préliminaires sur l'activité photodynamique ont été réalisés avec les nanoparticules fonctionnalisées avec du MB, en utilisant des lignées cellulaires de cancer du poumon A549. L'effet sur la destruction de cellules cancéreuses est légèrement amélioré par rapport au bleu de méthylène libre à la même concentration.Des tests antibactériens préliminaires ont également été réalisés avec Staphylocoque (S.) doré positif et Pseudomonas (P.) aeruginosa négatif. Les résultats ont montré que la silice elle-même et les échantillons contenant de la MB avaient une activité antimicrobienne contre S. doré
Mesoporous silica is a versatile support widely applied in biomedical and catalysis field because of its desirable properties. In this work, mesoporous silica was first utilized as support for photodynamic therapy (PDT) applications. PDT is achieved by the excitation of a photosensitizer (PS) with visible light at certain wavelengths, and then the excited PS may either drive electron-transfer reactions to/from biological molecules (type I mechanism) or, alternatively, transfer its energy to molecular oxygen, thus generating singlet oxygen (1O2, type II mechanism).Methylene blue (MB) is a known photosensitizer with desirable ability to generate singlet oxygen. The main active species is the monomeric form. However, this dye tends to self-aggregate to form dimers and higher aggregates, which are less active for 1O2 generation. Two different strategies (one-pot and post-synthesis) were designed to incorporate methylene blue into silica nanoparticles (NPs). The design of the synthesis is a key parameter to avoid both leaching of the dye and its self-aggregation. The negatively charged silica matrix allows the incorporation of the dye, which is cationic, with no leaching, whereas the presence of phenyl functions in the matrix favors the monomeric form of MB. We observe that both dimeric and monomeric forms of MB can generate 1O2 species in aqueous solution when confined inside a silica matrix, improving the activity compared to the bare dye in solution.Matrix effect in 1O2 generation was then investigated with a series of mesoporous silica NPs of 80-100 nm diameter with various morphologies. The procedure of preparation of silica NPs was optimized considering the requirements of high colloidal stability in aqueous media for the application in PDT. Zwitterion functionalization and lipid-coating of silica NPs were attempted to improve colloidal stability but these two strategies did not meet the expectation. The results showed that the colloidal stability of all the silica NPs kept in aqueous solutions was better than that of the silica NPs previously dried after surfactant extraction and then redispersed in water. The incorporation of MB was then performed on aqueous surfactant-free samples using a fixed molar ratio between MB and silica. Water and methanol were used as solvents for 1O2 generation tests, and all the samples displayed photocatalytic activity.Initial exploratory tests on photodynamic activity were carried out with the MB-functionalized nanoparticles, using A549 lung cancer cell lines. The killing effect is slightly improved when compared to the free methylene blue at the same concentration.Preliminary antibacterial tests were also performed with positive Staphylococcus (S.) aureus and negative Pseudomonas (P.) aeruginosa. The results showed that silica itself and MB-containing samples had antimicrobial activity against S. aureus.Finally, the mesoporous silica systems here prepared were also used as a support for Ru complexes, to build heterogeneous catalysts for different organic transformations. Preliminary heterogeneous catalytic tests were conducted on alcohol coupling reactions of the borrowing hydrogen type and also on photoactivated alcohol oxidation. The ruthenium functionalized nanoparticles show in some cases improved efficiency when compared to the analogous homogeneous catalysts

Ce travail de thèse repose sur le développement de nouveaux catalyseurs d'oxydation utilisant les principes de la chimie verte. Dans un premier temps, afm d'exploiter les propriétés d'induction des complexes tris-diimine de ruthénium en catalyse asymétrique, des complexes hétérodinucléaires Ru-Mn et Ru-Zn ont été synthétisés et caractérisés. Ces complexes sont constitués de l'association d'une entité chirale de ruthénium et d'un fragment de type Mn- ou Zn-salen. Une espèce Ru(II)-Mn(IV) a notamment été caractérisée et un transfert très efficace d'électrons du centre ruthénium excité vers le centre manganèse a également été mis en évidence. Par contre, leur activité catalytique lors d'oxydation d'alcènes s'est avérée être relativement modeste. Dans la seconde partie, nous nous sommes attachés à exploiter simultanément les propriétés photosensibles et catalytiques des complexes de ruthénium. Ainsi, des systèmes homodinucléaires ont été synthétisés et également complètement caractérisés. Ces systèmes se sont montrés particulièrement efficaces lors de l'oxydation de sulfures sous irradiation lumineuse, en utilisant l'eau comme seule source d'atome d'oxygène et un sel ce Co(III) comme accepteur d'électron. Dans le contexte du développement d'une chimie plus respectueuse de l'environnement, nous avons montré que la combinaison d'un photosensiblisateur et de l'énergie lumineuse permettait d'utiliser des conditions douces pour réaliser des réactions d'oxydation
This the sis deals with the development of new homo and heterodinuclear complexes. At fIrst, with the objective to use chiral properties of tris-diimine ruthenium complexes in asymmetric catalysis, modifIed manganese salen complexes constituted by the assembly of a ruthenium and Mn or Zn-salen fragments were synthesized and fully characterized. More particularly, a Ru(II)-Mn(IV) species was characterized and a very efficient electron transfer has been also observed from the excited state of the ruthenium to the manganese. Ln the second part of the thesis, the photo sensitive and the catalytic properties of ruthenium complexes were both associated within a unique complex. Two chromophore catalyst dyad families were synthesized and fully characterized. Both of them showed high abilities to convert sulfIdes into sulfoxides under light exposure, using water as the only source of oxygen atom and a Co(III) salt as electron acceptor. Ln the context of sustainable development, we have shown that the association of a photosensitizer and solar energy allow soft conditions to perform oxidation reactions

Cette thèse a exploré l'intégration de moteurs moléculaires synthétiques photoactivables dans des réseaux de gels supramoléculaires. L'objectif principal était d'obtenir un mouvement macroscopique réversible en exploitant à la fois la rotation unidirectionnelle des moteurs moléculaires et la nature réversible des interactions supramoléculaires. Des moteurs moléculaires hautement fonctionnalisés ont été synthétisés et intégrés comme unités de réticulation dans des réseaux de gel supramoléculaire de peptides de diphénylalanine et de poly(γ-benzyl-L-glutamate) et d'oligonucléotides d'ADN. L'activation de la rotation unidirectionnelle des moteurs moléculaires par la lumière a permis de produire un travail nanomécanique suffisant pour perturber les interactions supramoléculaires dans les réseaux de gel à base de peptides, ce qui entraîne la contraction ou la fonte du gel à l'échelle macroscopique. Grâce aux interactions supramoléculaires réversibles, le matériau gélifié initial a pu être récupéré dans l'obscurité, soit spontanément, soit par l'application d'un stimulus thermique. Les systèmes étudiés dans cette thèse représentent une nouvelle classe de matériaux fonctionnant dans des conditions dissipatives hors équilibre, promettant des applications dans divers domaines tels que la biologie, la médecine et la science des matériaux
This thesis explored the integration of light-driven synthetic molecular motors in supramolecular gel networks. The main goal was to achieve reversible macroscopic motion by exploiting both the unidirectional rotation of molecular motors and the reversible nature of supramolecular interactions. Highly functionalized molecular motors have been synthesized and integrated as crosslinking units in supramolecular gel networks of diphenylalanine and poly(γ- benzyl-L-glutamate) peptides, as well as DNA oligonucleotides. Activation of the unidirectional rotation of molecular motors by light, allowed the production of nanomechanical work which is sufficient to disrupt supramolecular interactions in peptide-based gel networks leading to contraction or melting of the gel material at the macroscopic scale. Thanks to the reversible supramolecular interactions, the initial gel material was recovered in the dark, either spontaneously or by applying a thermal stimulus. The systems studied in this thesis represent a novel class of materials operating in dissipative out-of-equilibrium conditions, holding promise of applications in various fields such as biology, medicine and material science

L’objectif de la thèse était le développement de catalyseurs pour la cycloaddition entre alcynes et azotures catalysée par le cuivre(I) (CuAAC), une des réactions les plus importantes de la chimie moderne. Dans un premier temps, nous avons montré que le complexe de cuivre(II) [Cu(C186-tren)]Br2 pouvait être utilisé comme catalyseur pour cette réaction, et ceci sans ajout d’un réducteur sacrificiel externe de type ascorbate de sodium. Des études spectroscopiques (RPE, UV-visible) suggèrent que l’alcyne sert de « réducteur interne ». Dans un deuxième temps, l’utilisation d’un ligand tren portant trois groupements tert-butylbenzène (tBuBz3tren) a permis d’obtenir des complexes supramoléculaires de cuivre(II) solubles dans l’eau par formation de complexes d’inclusion avec des beta-cyclodextrines. Ces complexes se sont avérés être de bons catalyseurs pour la CuAAC, particulièrement en utilisant l’ascorbate de sodium comme réducteur. Nous avons ensuite préparé le complexe de cuivre(II), [Cu(tBuBz3tren)kétoprofénate]kétoprofénate, dont le contre-ion est l’anion kétoprofénate qui possède une fonction benzophénone comme photosensibilisateur. Sous irradiation à 365 nm, ce complexe est réduit très efficacement en cuivre(I) par transfert d’électron photo-induit. Nos études ont montré que le précatalyseur de cuivre(II) peut donc être activé très efficacement par la lumière pour générer une espèce cuivre(I) très réactive pour la cycloaddition de Huisgen. Le contrôle de l’activité catalytique du complexe a été testé dans le méthanol ou le toluène pour la réaction entre différents azotures et alcynes. Les triazoles correspondants ont été isolés avec d’excellents rendements par simple filtration. De plus, une fois la réaction initiée photochimiquement, il est possible de la stopper instantanément en introduisant de l’air dans le milieu réactionnel. Il s’agit du premier exemple de catalyseur photoactivable pour la chimie click
This thesis focuses on the development of catalysts for the copper-catalyzed reaction between alkynes and azides (CuAAC), one of the most important reactions of modern chemistry. As a first step, we have shown that the copper(II) complex [Cu(C186-tren)]Br2 could be used as catalyst for this reaction, and this without adding an external sacrificial reductant such as sodium ascorbate. Spectroscopic studies (EPR, UV-visible) suggest that the alkyne serves as the "internal reductant" In a second step, the use of a tren ligand (tBuBz3tren) bearing three tert-butylbenzene groups allowed to obtain supramolecular copper(II) complexes that were soluble in water by formation of inclusion complexes with beta-cyclodextrins. These complexes proved to be good catalysts for CuAAC, particularly if using sodium ascorbate as the reductant. We then prepared the copper(II) complex, [Cu(tBuBz3tren)ketoprofenate]ketoprofenate, whose counter-ion is the ketoprofenate anion which contains a benzophenone function as a photosensitizer. Under irradiation at 365 nm, the complex is very effectively reduced to copper(I) by photoinduced electron transfer (PET). Our studies have shown that the copper(II) precatalyst can be very efficiently activated by light to generate a highly active copper(I) catalyst for the CuAAC. The control over the catalytic activity of the complex was tested in methanol or toluene for the reaction between various azides and alkynes. The corresponding triazoles were isolated with excellent yields by simple filtration. In addition, once the reaction is initiated photochemically, it is possible to instantly stopped it by introducing air into the reaction medium. Overall, this is the first example of a photoactivatable catalyst for click chemistry

Ce manuscrit décrit la synthèse d’un moteur moléculaire rotatif photoactivable. Il est montré que la molécule cible peut être intégrée dans un réseau de chaînes PEG, et que l’irradiation UV du matériau obtenu mène à sa contraction à macroscopique. Ces mouvements moléculaires collectifs permettent donc de convertir de l’énergie lumineuse pour produire un travail mécanique de huit ordres de grandeur au-delà de leur échelle. Une combinaison d’études de rhéologie et de diffusion de neutron a permis de définir les paramètres de formation de gels pour obtenir une contraction maximale, mais aussi l’observation expérimentale que la rotation des moteurs initie des enroulements de chaînes PEG, ce qui est responsable de la contraction du matériau. De plus, la synthèse d’une unité modulatrice et son intégration dans ces matériaux sont décrites. Les gels résultants présentent des propriétés de contraction réversibles et le caractère hors-équilibre de l’ensemble du système est ensuite discuté
This manuscript describes the gram-scale synthesis of a light-driven rotary molecular motor. It is shown that the target molecule can be integrated into a PEG chains network, and that the UV irradiation of the obtained material leads to its macroscopic contraction. These collective molecular movements are then able to convert light energy to produce a mechanical work of eight orders of magnitude beyond their scale. A combination of rheology and small angle neutron scattering studies defined the of gel formation parameters to obtain maximum contraction, but also the experimental observation that motor rotation initiates PEG chain windings, which is responsible of the contraction of the material.In addition, the synthesis of a modulator unit and its integration into these materials is described. The resulting gels present reversible contraction properties and the out-of-equilibrium behavior of the entire system is then discussed

De part son omniprésence dans les processus cellulaires, le glutathion est une cible de choix pour les chercheurs. Le système enzymatique qui lui est lié est souvent surexprimé dans les cellules tumorales. Le but de ce travail est de proposer des sondes qui serviront soit à mieux connaître le mécanisme de la mort cellulaire génétiquement programmée (apoptose), soit à inhiber le système enzymatique du glutathion pour améliorer l'efficacité des traitements anticancéreux. Pour cela nous avons synthétisé pour la première fois des analogues photoactivables N-substitués conjugués du GSH. Nous avons également synthétisé de nouveaux analogues photoactivables conjugués du GSSG avec des longueurs d'ondes de photoactivation parfaitement tolérées par les systèmes biologiques. Nous avons également atteint des intermédiaires clé dans la synthèse d'autres analogues photoactivables du GSH. Les résultats préliminaires de tests d'inhibition et de photoactivation menés avec certains de ces analogues nous ont permis de montrer que certains pourraient servir de sonde ou d'inhibiteur du système enzymatique du glutathion
The ubiquitous glutathione (GSH or GSSG) is the topic of many researchs. In most cancers, overexpression of glutathione-dependent enzymes is often found. The aim of this work is to design probes which will be used to better understand the mechanism of apoptosis or to inhibit the glutathione-dependent enzymes in order to sensitise cells to anti-cancer agents. To do that, we have for the first time synthetised photoactivatable N-substituted conjugated analogues of GSH. We have also synthetised new photoactivatable analogues of GSSG with photoactivation wavelengths non-destructive for biological systems. Moreover we have reached key intermediates in the synthesis of other photoactivatable analogues of GSH. The preliminary results of inhibition assays as well as of photolabeling assays performed with some of these analogues allowed us to show that some could serve as probe or as inhibitor of the glutathione-dependent enzymes