Synthèse et étude de nano-objets moléculaires multifonctionnels : vers des applications biomédicales

Synthesis and study of molecular-based multifonctionnal nano-objects : towards biomedical applications L'élaboration de nanomatériaux fonctionnels destinés à une large gamme d'applications est l'un des domaines les plus étudiés de la chimie des matériaux modernes. L'intérêt des chercheurs porte sur la conception de nanomatériaux multifonctionnels combinant dans un unique système les propriétés de différents matériaux et présentant diverses réponses physiques lorsque soumis à différents stimuli. Ce travail décrit la combinaison des propriétés optiques de l'or et des propriétés magnétiques de polymères de coordination tels que les analogues de Bleu de Prusse, pour obtenir des hétérostructures nanoscopiques magnéto-optiques présentant une architecture de type cœur-coquille. Dans un premier temps, nous avons préparé une série de nanoparticules à base d'un analogue du Bleu de Prusse tel que Ni3[Fe(CN)6]2 de différentes tailles et de manière contrôlée, afin de mieux comprendre l'évolution de leurs caractéristiques physiques avec la réduction de la taille jusqu'à une l'échelle nanométrique. Deuxièmement, nous nous sommes focalisés sur la conception de nano-objets hétérostructurés composés par un cœur d'or décoré par une coquille uniforme d'analogue du Bleu de Prusse K+/Ni2+/[FeII(CN)6]4- suivant une approche rationnelle et innovante. Ces nanoparticules cœur-coquilles d'Au@K+/Ni2+/[FeII(CN)6]4- présentent à la fois les propriétés optiques du cœur d'or et le comportement paramagnétique provenant de la couche de polymère de coordination cyano-ponté. Une étude a été menée sur le mécanisme de croissance de ce système complexe. Les propriétés optiques peuvent être modulées en contrôlant la taille du cœur d'or et l'épaisseur de la couche d'analogue de cyanometallate, en modifiant les paramètres de synthèse. Nous avons ensuite étendu cette approche de synthèse à d'autres hétérostructures contenant un cœur d'or et une coquille de K+/Co2+/[FeII(CN)6]4-. Nous avons également recherché une voie originale pour obtenir des nanoparticules creuses d'analogue du Bleu de Prusse en dissolvant le cœur d'or par lixiviation.Des propriétés magnétiques différentes, telles que le ferromagnétisme ou le superparamagnétisme, peuvent être apportées par la croissance additionnelle d'une seconde coquille d'analogue du Bleu de Prusse sur les nanoparticules de Au@K+/Ni2+/[FeII(CN)6]4-. Pour cela, différents analogues du Bleu de Prusse ont été sélectionnés. Les nanoparticules avec une double-couche d'analogues du Bleu de Prusse présentent les propriétés optiques dues au cœur d'or. Des propriétés de ferromagnétisme ont bien été ajoutées, démontrant la multifonctionnalité de ces nano-objets. En particulier, une étude a été menée sur une série de nanoparticules d'Au@K+/Ni2+/[FeII(CN)6]4-@K+/Ni2+/[CrIII(CN)6]3- de différentes tailles de manière à démontrer l'influence de l'architecture cœur-coquille sur la nature des propriétés magnétiques. Finalement, nous avons évalué les potentialités de ces nanoparticules pour l'imagerie médicale par scintigraphie. Des nanoparticules composées de Bleu de Prusse ou de type Au@K+/Ni2+/[FeII(CN)6]4-@K+/Fe3+/[FeII(CN)6]3- ont été préparées, puis greffées par des molécules organiques (dextrane commercial, biopolymères ou bicouches lipidiques) pour assurer leur dispersion en milieu aqueux. Ces nanoparticules ont été chargées en ions 201Tl+ et leur comportement in vivo a été déterminé par tomographie SPECT-CT, de manière à établir l'influence de la composition chimique, de la morphologie et de la fonctionnalisation de ces nanoparticules sur leur biodistribution dans l'organisme.