Upconverting nanoparticles for fluorescence biosensing and bioimaging

Nanoparticules de conversion ascendante pour la biodétection et l'imagerie de fluorescence. La conversion ascendante permet d'utiliser des photons de basse énergie, peu photo-toxiques et très pénétrants dans les matrices biologiques, pour produire des émissions dans l'ultraviolet et le visible. Ces émissions peuvent être mises en œuvre dans plusieurs systèmes optiques de biodétection et de bio-imagerie, caractérisés par leur grande précision, leur sensibilité et leur facilité de mise en œuvre.Cette thèse se concentre sur la préparation, le développement d'architectures avancées et l'optimisation de nanomatériaux à conversion ascendante à base de lanthanide pour des bioapplications. Nous avons optimisé la préparation de ces matériaux, concentrant sur l'obtention de cristaux de haute qualité. Ainsi, nous avons étudié les effets de l'interaction des solvants sur les propriétés de conversion ascendante afin d'en maximiser l'efficacité. En outre, nous avons développé des nanoarchitectures plus avancées caractérisées par des structures cœur-multicouches avec différentes teneurs en lanthanides, en étudiant leurs propriétés en tant que donneurs dans des biocapteurs basés sur le FRET pour les oligonucléotides de diagnostic du cancer. En outre, nous avons établi un lien quantitatif entre leurs caractéristiques structurelles et les performances FRET par le biais d'une modélisation avancée et, après avoir identifié les systèmes optimaux, nous les avons mis en œuvre dans l'imagerie de cellules vivantes, démontrant ainsi la biodétection FRET dans des matrices plus complexes.Deux projets de cette thèse ont également été dédié à l'étude de nouveaux systèmes de conversion ascendante de dimension réduite, à savoir les complexes de conversion ascendante polynucléaires. Nous nous sommes concentrés sur l'étude de leurs propriétés photophysiques, en établissant un lien entre leur structure et les propriétés de conversion ascendante experimental. Ces systèmes moléculaires ont ensuite été encapsulés dans des matrices polymères pour obtenir des nanomatériaux hybrides et utilisés comme agents de contraste dans les cellules vivantes.