Bio-imagerie et détection, Sers, NPs plasmoniques, Sels d'aryldiazonium, Fonctionnalisation de surface

Les technologies d'imagerie et de détection basées sur l'utilisation d'outils à l'échelle nanométrique ont suscité un intérêt croissant au cours des dernières décennies. Parmi le portefeuille de nano-outils rapportés, les systèmes de bio-imagerie et de détection basés sur des nanoparticules (NPs) plasmoniques codées optiquement sont particulièrement attrayants car ce sont des matériaux efficaces qui améliorent le signal Raman, donnant lieu à d'intenses signaux de spectroscopie Raman améliorée par la surface (SERS). Toutefois, les nanoparticules plasmoniques sont sujettes à l'oxydation et à l'agrégation, ce qui limite fortement leurs applications pratiques. La conception d'outils SERS robustes basés sur des NP plasmoniques représente toujours un défi majeur pour l'imagerie et la détection Raman. Dans ce travail, nous abordons cette question en tirant parti de la chimie des sels d'aryl diazonium pour obtenir des NPs d'Ag stables fonctionnalisées par des couches polyaryles multifonctionnelles. Les NP fonctionnalisées obtenues ont été entièrement caractérisées par microscopie électronique à balayage (MEB), spectroscopie X à dispersion d'énergie (EDS), microscopie électronique à transmission (TEM), diffusion dynamique de la lumière (DLS), absorption UV-vis et spectroscopie Raman. En outre, les molécules fonctionnalisées à l'alcyne ont également été utilisées comme des modificateurs de surface alternatifs prometteurs pour la fonctionnalisation des NPs d'Ag. Le contenu principal de ce travail est le suivant: (1) Conception d'étiquettes SERS pour l'imagerie Raman cellulaire. Trois sels d'aryldiazonium portant différents substituants (-NO2, -CN, -CCH) ont été sélectionnés pour concevoir des étiquettes SERS robustes à base d'Ag avec de grandes capacités d'encodage. Leurs signaux SERS intenses et caractéristiques en font des candidats idéaux pour servir de rapporteurs Raman. En outre, il a été démontré que la polymérisation en surface de plusieurs codes Raman permettait d'accéder à de nouvelles combinaisons spectrales, élargissant ainsi la bibliothèque des étiquettes SERS disponibles. (2) Conception de capteurs SERS à base d'Ag pour la surveillance du glucose. a) Nanoparticules Ag@CC pour la détection du glucose. L'acide boronique fonctionnalisé par un alcyne (4-(dihydroxyborophényl)acétylène) a été utilisé pour modifier la surface des NP d'Ag. Les produits obtenus (Ag@CC NPs) présentent une stabilité temporelle robuste et devraient être utilisés pour la détection du glucose. La concentration de glucose dans les échantillons peut être calculée en fonction des changements des intensités relatives des pics -BOH et -CN, ce qui garantit la précision de la détection. b) Plate-forme de détection Fe-Ag pour la détection du glucose. Des sels de diazonium portant des substituants para de -B(OH)2 et -CCH ont été utilisés pour la modification de la surface des NPs d'Ag et du substrat de Fe poli, respectivement. Les NPs d'Ag pré-fonctionnalisées ont ensuite été capturées directement sur la surface du substrat de Fe via des groupes alkynyles pour compléter l'assemblage de la plateforme de détection, sans fonctionnalisation ultérieure de la surface. Des expériences de preuve de concept de détection du glucose ont été réalisées dans une solution aqueuse et dans un milieu d'urine artificielle, démontrant les perspectives prometteuses de la plateforme de détection Fe-Ag pour une future application clinique. (3) Conception d'encres de sécurité SERS pour la lutte contre la contrefaçon. Des étiquettes de sécurité SERS ont été développées sur la base de NPs d'Ag fonctionnalisées par des sels d'aryl diazonium. Les nanohybrides obtenus ont ensuite été incorporés avec succès dans des formulations d'encre pour l'écriture manuscrite ou l'impression à jet d'encre. La possibilité de mélanger plusieurs nanoparticules modifiées par des diazoniums et portant différents rapporteurs Raman a permis d'obtenir de nouveaux spectres Raman.