Nanoparticules d'or, Microgels stimulables, Sondes fluorescentes, Imagerie photoacoustique, Thérapie photothermique, Spectroscopie Raman exaltée de surface

Les particules d'hydrogels stimulables dopées avec des nanoparticules (NPs) plasmoniques suscitent un grand intérêt dans la communauté scientifique en raison de leurs perspectives prometteuses dans le domaine de la nanomédecine, notamment en tant qu'agents de contraste pour l'imagerie photoacoustique, une technique d'imagerie non invasive et à faible coût, offrant de grandes potentialités pour des applications théranostiques dans le cadre du cancer. Les NPs plasmoniques se comportent comme des agents de contraste d'imagerie photoacoustique en raison de leurs propriétés optiques remarquables basées sur les plasmons de surface localisés (LSP). Les microgels agissent comme des vecteurs protecteurs pour véhiculer dans l'organisme les agents de contraste. Cependant, la synthèse de ces matériaux hybrides est une tâche difficile avec la nécessité de contrôler un grand nombre de paramètres, dont la taille des NPs piégées et leur niveau de dopage afin d'ajuster les propriétés finales des matériaux. Pour répondre à ce défi, nous avons développé dans le cadre de ce travail de thèse une approche modulable innovante permettant de réaliser la conception de particules hybrides bien définies et densément chargées en NPs. Cette approche est basée sur l'assemblage étape par étape des différentes entités, i.e. microgels , sondes fluorescentes et NPs d'or (Au NPs) et sur l'ajustement du niveau d'imprégnation des Au NPs au sein des matrices polymères via des étapes successives d'incubation. Le choix de la matrice polymère s'est porté sur un copolymère d'oligo(éthylène glycol) méthyléther méthacrylate et d'acide méthacrylique conduisant à la formation d'un microgels polyanionique avec un comportement pH- et thermosensible, une excellente stabilité colloïdale et des propriétés de biodégradabilité. Trois types de sondes fluorescences ont été internalisées dans les microgels préalablement formés : la rhodamine 6G (R6G), le bleu de méthylene (MB) et la cyanine 7.5 (Cy), conduisant à des microparticules présentant un spectre d'émission optique s'étendant depuis le visible jusqu'au proche infrarouge. Le choix des NPs plasmoniques s'est porté sur des NPs d'or recouvertes de citrates en raison de leurs propriétés optiques remarquables. L'excitation lumineuse des LSP produit une forte amplification du champ électrique local à la surface des Au NPs, offrant des perspectives sans précédent pour différentes applications, dont notamment la spectroscopie Raman exaltée de surface (SERS), la bioimagerie et le diagnostic. De plus, les Au NPs sont ca-pables de convertir la lumière absorbée en chaleur via une dissipation d'énergie non radiative, ce qui en fait des nanosources de chaleur uniques pour l'imagerie photoacoustique et le traitement des cancers par hyperthermie. La caractérisation des particules hybrides obtenues a été menée à l'aide d'un grand nombre de techniques complémentaires, incluant la spectroscopie UV-visible, la fluorescence, le Raman, l'imagerie photoacoustique, la microscopie électronique à transmission et la diffusion dynamique de la lumière. Les résultats obtenus ont montré que les nanocomposites produits combinent (i) les propriétés des microgels, telles qu'une forte capacité de charge et un caractère pH- et thermo-sensible, (ii) les propriétés photoluminescentes des sondes fluorescentes et les caractéristiques des Au NPs. L'intérêt de ces objets pour des appli-cations biomédicales a ensuite été évalué en menant des expériences photo-thermiques, photo-acoustiques et de l'imagerie Raman ainsi que des tests de viabilité cellulaire. De façon intéressante, des stimuli basés sur le pH et la température ont pu être utilisés afin d'induire la rétractation des microgels hybrides conduisant à l'agrégation des Au NPs au sein de la matrice polymère, ce qui s'est traduit par une augmentation de l'absorption optique dans le proche infrarouge, ouvrant ainsi des opportunités uniques dans le domaine biomédical.