Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 Nanosondes hybrides luminescentes: vers la détection précoce du cancer de la prostate. Pierre Adumeau ANR Hybiotag (R. Mahiou) Cancer de la prostate • Cancer le plus fréquent chez l’homme • 2eme cancer en nombre de décès par an Surexpression de la PSMA: protéine membranaire de la prostate Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 2 Objectif Synthèse de nanoparticules luminescentes permettant la détection précoce du cancer de la prostate hν1 hν2 1. Complexe organique luminescent Bon rendement de luminescence Longueur d’onde adaptée EncapsulaFon dans des NPs Espaceur < 50 nm Vecteur PSMA 2. NPs Sphériques Taille contrôlée 3. Vecteur Forte affinité pour la PSMA 4. Espaceur BiocompaFbilité Flexibilité Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 3 Luminophores: complexes de lanthanides Métaux Comportement quasi constant pour toute la série Coordinence 8/9, d°oxydaFon +3 Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 4 Luminophores: complexes de lanthanides Ln: coefficient d’absorpFon faible ExcitaFon UV (250-­‐385 nm) Émission E Eu3+ à 620 nm Tb3+ à 545 nm Transfert d’énergie intramoléculaire Ln3+ Ligand Ln3+ Complexe de Ln Effet d’antenne Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 5 Luminescence des Ln -­‐ Bandes d’émission étroites Spectre d’émission de Eu3+ -­‐ Intensité de luminescence élevées exc. -­‐ Déplacements de Stokes importants em. UV Vis λ excitaFon-­‐détecFon Spectrofluorimétrie résolue dans le temps -­‐ Déclin de luminescence long I Luminescence du Ln Luminescence des Fssus ≈ ns Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 ≈ 1 ms t 6 Optique multiphotonique -­‐Possibilité d’absorpFon mulFphotonique (2, 3 photons) E ExcitaFon proche infra-­‐rouge Ligand Ln em. IR 1 2 3 -­‐Moins invasif pour les Fssus -­‐Plus pénétrant exc. λ Visible 1 photon > Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 2 photons 7 Complexes de Ln Antenne -­‐Préparés par chimie “click” -­‐Variété de groupements R Ln3+ -­‐ModulaFon des propriétés de luminescence en foncFon du groupement R Ln = Eu, Tb Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 8 Formation des complexes Complexes de Tb et Eu sous irradiaFon UV > Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 9 9 Proprietés optiques des complexes Eu3+ Spectres d’emission: λexc = 375 nm λexc = 338 nm T = 300 K T = 300 K 350 600 Intensité (u.a.) 300 λem = 616 nm 250 Intensité (u.a.) Spectres d’excitaFon: Eu3+ Tb3+ T = 300 K 200 150 100 λem = 616 nm 400 T = 300 K 300 200 100 50 0 200 500 220 240 260 280 300 320 340 Longueur d'onde (nm) Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 360 380 400 0 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 Longueur d'onde (nm) 10 400 Nanohybrides Silice + complexe de lanthanide luminescent -­‐ Resistance mécanique-­‐thermique -­‐ Resistance en milieu biologique -­‐ Proprietés de luminescence EncapsulaFon Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 11 Synthèse de nanoparticules Synthèse par microémulsion inverse TensioacFf Sol-­‐Gel Eau AddiFon de TEOS et d’ammoniaque Cyclohexane NPs mono-­‐disperses Diamètre moyen :20nm Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 12 Synthèse des hybrides Microémulsion: + Cyclohexane TEOS Ammoniaque TensioacFf NPs sous UV (254nm) NPs avec complexe de Tb NPs avec complexe de Eu Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 Microscopie électronique 13 Fonctionnalisation des NPs + Espaceur: PEG -­‐ polyethyleneglycol Espaceur VECTEUR Espaceur VECTEUR > Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 Espaceur 14 Vectorisation Substrat naturel de la PSMA: N-­‐acetyl-­‐aspartyl-­‐glutamate (NAAG) Vecteurs: analogues du NAAG pour le ciblage de la PSMA. Type de structures envisagées: Vecteur décrit dans la linérature Candidats sélecFonnés par modélisaFon moléculaire Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 15 Conclusions et perspectives • Nanoparticules de silice mono-disperses synthétisées par la méthode de microémulsion inverse. • Synthèse de nombreux ligands dérivés du DPA par chimie click, et évaluation de leurs propriétés optiques. • Encapsulation de complexes de lanthanide dans les nanoparticules de silice, et fonctionnalisation de la surface pour le greffage de vecteur. • Tests biologiques en cours pour l’évaluation de la cytotoxicité et de la pénétration cellulaire des nanoparticules. • Plusieurs molécules candidates pour la vectorisation ont été sélectionnées par modélisation. Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 16 Remerciements ICCF MI D. Boyer R. Mahiou GReD SEESIB J.L. Canet A. GauFer L. Nauton, V. Théry T. Gefflaut C. Gaillard N. Candelon L. Morel Cédric Hesling CEA 17 Greffage espaceur Espaceur: PEG -­‐ polyethyleneglycol VECTEUR VECTEUR Espaceur Journée de formation aux nanotechnologies - 20 fév. 2013 Vecteur 18