Cellular internalization of large therapeutic agents such as proteins or nucleic acids is a challenging task because of the presence of the plasma membrane. One strategy to facilitate intracellular drug uptake is to induce transient pores in the cell membrane through physical delivery strategies. Physical approaches are attractive as they offer more generic applicability compared with viral or biochemical counterparts. Pulsed laser light can induce the endothermic carbon-steam reaction in carbon-nanoparticle suspensions to produce explosive photoacoustic effects in the surrounding medium. In this study, for the first time, these photoacoustic forces were used to transiently permeabilize the cell membrane to deliver macromolecules into cells. Intracellular delivery using this method was demonstrated in multiple cell types for uptake of small molecules, proteins and DNA. At optimized conditions, uptake was seen in up to 50% of cells with nearly 100% viability and in 90% of cells with ≥90% viability, which compared favorably with other physical methods of drug delivery. Cellular bioeffects were shown to be a consequence of laser-carbon interaction and correlated with properties of the carbon and laser, such as carbon concentration and size, laser pulse duration, wavelength, intensity and exposure time. Similar results were observed using two different lasers, a femtosecond Ti: Sapphire laser and a nanosecond Nd: YAG laser. Uptake was also shown in murine skeletal muscles in vivo with up to 40% efficiency compared to non-irradiated controls. This synergistic use of nanotechnology with advanced laser technology could provide an alternative to viral and chemical-based drug and gene delivery.

La perception menant à une prise de décision implique de multiples aires corticales. Il a été proposé que l'information sensorielle se propage des aires sensorielles primaires, codant principalement la nature du stimulus, aux aires de haut-niveau - plus frontales - codant d'avantage la valence du stimulus ou la décision. Pour mieux comprendre l'intégration corticale des signaux sensoriels, nous avons enregistré les réponses sensorielles évoquées (RSE) simultanément dans différentes aires corticales, tandis que des souris apprenaient une tâche de détection sensorielle. Chez les souris ayant appris la tâche, une RSE est observée dans toutes les aires enregistrées suivant la stimulation de la vibrisse, avec des latences croissantes des aires somatosensorielles primaire (vS1) et secondaire (vS2), vers le cortex moteur primaire des vibrisses (vM1), le cortex pariétal associatif (PtA), l'hippocampe dorsal (dCA1) et enfin le cortex préfrontal médian (mPFC). Nous avons constaté une réduction des RSEs lors des échecs par rapport aux essais réussis dans toutes les aires, sauf vS1. Toutefois, seule l'inactivation de vS1, vS2 ou mPFC affecte significativement la performance des souris. Pendant l'apprentissage de la tâche, une augmentation sélective de la RSE est observée dans le mPFC en corrélation avec la performance. Des enregistrements unitaires dans le mPFC démontrent la nature excitatrice de la réponse sensorielle chez les souris entrainées. Nos résultats confirment ainsi que la réponse sensorielle dans le mPFC reflète l'importance comportementale du stimulus et corrèle avec la prise de décision, tandis que la réponse des aires sensorielles reflète plutôt la nature du stimulus / Sensory perception leading to goal-directed behavior involves multiple, spatially-distributed cortical areas. It has been hypothesized that sensory information flows from primary sensory areas encoding mainly the nature of the stimulus, to higher-order, more frontal, areas encoding the valence of the stimulus or the decision. To further understand the cortical integration of sensory signals, we recorded sensory evoked potentials (SEPs) simultaneously from different areas while mice learned a whisker-based sensory detection task. In mice that have learned the task, the whisker stimulus evoked SEP in all recorded areas with latencies increasing from the whisker primary (wS1) to the secondary somatosensory area (wS2), the whisker motor area (wM1), the parietal area (PtA), the dorsal hippocampus (dCA1) and the medial prefrontal cortex (mPFC). We found a reduction of SEPs during Miss trials compared with Hit trials in all areas except wS1. However, only the local inactivation of either wS1, wS2 or mPFC significantly impaired the mice performance. During training to the detection task, we observed a selective increase of the SEPs in mPFC that correlated with performance. Finally, using high-density extracellular recordings in mPFC, we found that whisker stimulation in trained mice evoked an early increase in the firing rate of putative excitatory neurons (regular spiking units) that was positively correlated with behavioral outcome. Our results support the idea that mPFC could signal the relevance of a sensory stimulus in the context of a well-defined behavior, whereas sensory areas would be more constrained by the nature of the stimulus

This doctoral thesis deals with synthesis and characterisation of electroactive electrode materials for li-ion batteries and accumulators. The work is divided into two main parts. One deals with LiFePO4 based cathode composite electroactive material and in the second is described the synthesis and utilization of monoclinic TiO2(B) as an anode for li-ion cell. The main aim of the work is to relate the synthesis procedure and structural properties of both materials to its electrochemical preformance.

Les whiskers, filaments métalliques qui poussent sur des surfaces métalliques, sont unproblème très important pour la fiabilité des composants électroniques. Depuis ces dernièresannées, il y a eu un regain d’intérêts industriels dans le domaine de la croissance des whiskers,principalement en raison de la miniaturisation des dispositifs électroniques et des réglementationsenvironnementales interdisant l'utilisation du plomb.Alors que la plupart des recherches concernent les whiskers d'étain, il y a encore peu detravaux sur les whiskers de zinc. Les revêtements d’électrodéposés de zinc sont utilisés commeprotection anticorrosion pour les aciers faiblement alliés dans diverses industries, commel'automobile, l'aéronautique ou l'énergie, ainsi que dans les structures de soutien ou les planchersfaux plafonds dans les centres de données informatiques. Afin d'atténuer, de prévenir et deprédire les défaillances causées par les whiskers de zinc, les mécanismes de sa croissance doiventêtre compris.Grâce à des tests de stockage accéléré et à des observations par microscopie électronique àbalayage (MEB), la cinétique de croissance des whiskers de zinc a été étudiée sur des tôles d'acierau carbone faiblement allié, galvanisé et chromé. Afin de comprendre les mécanismes de lacroissance des whiskers de zinc, la caractérisation quantitative ainsi que les excroissances (densité,volume et vitesse de croissance) ont été reliées aux paramètres suivants: la température, le bainpour l’électrodéposition du zinc, la chromatation, l’épaisseur du substrat d’acier, l’épaisseur durevêtement de zinc ainsi que la contrainte résiduelle.En outre, la microstructure et la cristallographie du revêtement de zinc, des racines deswhiskers ainsi que des whiskers elles-mêmes ont été étudiées par diffraction des électronsrétrodiffusés (EBSD), microscopie électronique à transmission (MET), microanalyse par rayon X(EDX) et le dispositif ASTAR pour l'orientation locale des grains; la préparation des échantillonsa été réalisée à l’aide d’un faisceau d'ions focalisés (FIB). La recristallisation ainsi que lesdislocations dans les whiskers et les excroissances ont été observés; aucun composéintermétallique n’a été observé que ce soit dans les échantillons issus de différents bainsélectrolytes ou encore dans les films / whiskers.Il a été montré que la relaxation de contrainte de compression résiduelle et la croissance deswhiskers sont deux phénomènes différents mais fortement reliés et thermiquement activés.Chacun d'entre eux suit un mécanisme différent; les énergies d'activation apparentes des deuxphénomènes ont été établies, et la diffusion aux joints de grains est proposée comme le principalmécanisme de diffusion pour la croissance des whiskers.Des cinétiques de la croissance des whiskers, à la fois analytique et phénoménologique sontproposées. Une bonne estimation de la croissance des whiskers et de leur vitesse de croissance àdes températures proches des conditions de fonctionnement est obtenue par comparaison avecles données expérimentales. / Whiskers, conductive metallic filaments that grow from metallic surfaces, are a very importantissue for reliability of electronic components. Through recent years, there has been a renewedindustrial interest on whisker growth, mainly due to the miniaturization of electronic devices andthe environmental regulations forbidding the use of lead.While most of the research has been focused on tin whiskers, there is still little reference tozinc whiskers. Electroplated zinc coatings are actually used as anticorrosive protection for lowalloy steels in diverse industries such as automotive, aerospace or energy, as well as for supportstructures or raised-floor tiles in computer data centers. In order to mitigate, prevent and predictthe failures caused by the zinc whiskers, the mechanisms of growth must be understood.By accelerated storage tests and Scanning Electron Microscopy (SEM) observation, kinetics ofgrowth of zinc whiskers was studied on low alloy chromed electroplated carbon steel.Quantitative characterization of both whisker and hillocks (density, volume and growth rate) wasrelated with the parameters temperature, electroplating electrolyte, presence of chrome, steelsubstrate thickness, zinc coating thickness and residual stress, in order to understand themechanisms of growth.Additionally, both microstructure and crystallography of zinc coating, whisker roots and actualwhiskers were studied by Electron Backscatter Diffraction (EBSD), Transmission ElectronMicroscopy (TEM), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and local grain orientationwith ASTAR setup, using Focused Ion Beam (FIB) for samples preparation. Recrystallization aswell as dislocations were observed in both whiskers and hillocks; no intermetallic compoundswere seen in neither electroplated nor whiskers.It is found that compressive residual stress relaxation and whiskers growth are two differentbut strongly interconnected phenomena both thermally activated, an each of them follows adifferent mechanism; apparent activation energies of the two phenomena are calculated, andgrain boundary diffusion is established as the main diffusion mechanism for whiskers growth.Whiskers growth kinetics, both analytical and phenomenological is proposed. Goodestimation of whiskers growth and whiskers growth rate at temperatures close to operationconditions is obtained when compared with experimental data. / Whiskers, filamentos metálicos que crecen en superficies metálicas, son un problema muyimportante para la fiabilidad de componentes electrónicos. Durante los últimos años, ha habidoun renovado interés industrial en el crecimiento de whiskers, debido principalmente a laminiaturización de dispositivos electrónicos y a las regulaciones ambientales que prohíben lautilización de plomo.La mayoría de las investigaciones se concentran en los whiskers de estaño y hay todavía pocostrabajos sobre los whiskers de zinc. Los recubrimientos de zinc electrodepositado son utilizadoscomo protección anticorrosión para los aceros de baja aleación en diversas industrias, comoautomotriz, aeronáutica o energética, así como en la estructuras de soporte o tejas de techosfalsos en los centros de datos informáticos. Para atenuar, prevenir y predecir las fallas causadaspor los whiskers de zinc, los mecanismos de crecimiento deben ser comprendidos.Gracias a experimentos de almacenamiento de muestras y a observaciones por microscopíaelectrónica de barrido (SEM), la cinética de crecimiento de whiskers de zinc ha sido estudiada enaceros de baja aleación recubiertos de zinc y cromados. Para comprender los mecanismos decrecimiento de whiskers de zinc, la caracterización cuantitativa de whiskers y de protuberancias(densidad, volumen y velocidad de crecimiento) fue relacionada con los parámetros siguientes:temperatura, electrolito usado en la electrodeposición de zinc, cromado, espesor del substrato deacero, espesor del recubrimiento de zinc al igual que el estrés residual.Adicionalmente, microestructura y cristalografía del recubrimiento de zinc, de raíces dewhiskers así como de los propios whiskers fueron estudiadas por medio de la difracción deelectrones por retrodispersión (EBSD), microscopía electrónica de transmisión (TEM),microanálisis por rayos X (EDX) y el dispositivo ASTAR para la orientación local de granos; lapreparación de muestras fue realizada con la ayuda de un haz de iones localizados (FIB). Larecristalización así como las dislocaciones en whiskers y protuberancias fueron observadas;ningún compuesto intermetálico ha sido observado en los recubrimientos ni en los whiskers.Se determinó que la relajación del estrés residual de compresión y el crecimiento de whiskersson dos fenómenos diferentes pero fuertemente interconectados y térmicamente activados. Cadauno de ellos sigue un mecanismo diferente; las energías de activación aparentes de los dosfenómenos han sido establecidas, y la difusión por bordes de grano es propuesta como elprincipal mecanismo de difusión para el crecimiento de whiskers.Cinéticas de crecimiento de whiskers, a la vez analíticas y fenomenológicas son propuestas.Una buena estimación del crecimiento de whiskers y su velocidad de crecimiento a temperaturascercanas a las condiciones de operación es obtenida por comparación con los datosexperimentales.

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