Les nanoparticules organiques fluorescentes (NPs) sont récemment apparues comme de nouveaux outils pour les sciences de la vie, particulièrement adaptés à l'imagerie in vivo. En effet, la chimie de surface permet d'accroître leur furtivité et leur sélectivité. Nous avons imaginé des NPs originales, constituées d'un cœur de colorant organique cristallisé. Très brillantes par elles-mêmes, elles peuvent aussi se dissoudre près de leur cible biologique et y déverser une grande quantité de colorant. Pour ce faire, une étape primordiale est de mettre au point des colorants qui montrent une bonne efficacité de fluorescence à la fois en solution et à l'état solide, dans le domaine spectral recherché, ce qui constitue un défi majeur. Les colorants développés dans cette thèse appartiennent à la série du 2-phényl-benzoxazole, déjà connu pour ses excellentes propriétés optiques et sa stabilité. La molécule de base a été progressivement modifiée de manière à déplacer les spectres d'excitation et d'émission vers le rouge. Divers dérivés du 2-phényl-benzoxazole, 2-phényl-naphtoxazole et bibenzoxazole, ainsi que des benzoxazoles couplés au chromophore synthétique de la GFP ont été préparés. L'efficacité de fluorescence à l'état solide est remarquable et s'explique par un arrangement cristallin particulier. Des micro- et nanoparticules ont été obtenues spontanément grâce à une méthode simple, basée sur un échange de solvants. La préparation de NPs de taille contrôlée a été optimisée sur les composés les plus prometteurs. Ces NPs ont été introduites dans des cultures de cellules, pour lesquelles elles montrent peu ou pas de toxicité aux concentrations utilisées. Elles serviront de base pour les étapes ultérieures de fonctionnalisation. |
Fluorescent organic nanoparticles (FONs) recently appeared as new tools for life sciences, particularly for in vivo bioimaging. In fact, surface chemistry allows FONs to escape from immune recognition and selectivity to be increased. Original FONs, with a core made of crystalline dye molecules, have been imagined. They could be very bright by themselves and could deliver a high number of fluorescent molecules to the biological target after dissolution. To do so, a key step is to develop organic fluorophores that display good fluorescence efficiency both in solution and in the solid state, in the required spectral range. The dyes developed in this PhD thesis belong to the 2-phenyl-benzoxazole series. Such compounds are known for their excellent optical properties in solution and remarkable stability. Chemical modifications were progressively introduced so that the excitation and emission spectra shift towards long wavelengths. Various derivatives of 2-phenyl-benzoxazole, 2-phenyl-naphtoxazole and bibenzoxazole, as well as benzoxazoles coupled to the synthetic chromophore of GFP, were prepared. The photoluminescence efficiency was usually very good. It was explained by a particular crystal packing mode. Micro- and nanoparticles were spontaneously obtained via a simple preparation method based on solvent exchange. Using the best compounds, the preparation of FONs with controlled size was optimized. Finally, FONs were introduced in cell cultures and showed little or no toxicity at the concentrations used. A next step would be to functionalize these FONs for in vivo imaging. |