Avec le progrès scientifique et les besoins sociétaux, diverses méthodes de détection spécifiques et sensibles des métaux, des protéines et d’autres biomolécules sont largement utilisées dans la protection de l’environnement, la surveillance des maladies, la pharmacothérapie, la production agricole, l’industrie et d’autres domaines importants. Les sondes fluorescentes sont largement développées sur la base des phénomènes de transfert d’énergie (ICT, PET, FRET) et appliquées par exemple à la détection de contaminants ou à l'imagerie cellulaire. Mais l’effet d’agrégation (ACQ) atténue généralement l’intensité de la fluorescence et limite ainsi les applications de sondes organiques (souvent peu solubles dans l’eau) dans l’imagerie cellulaire et les systèmes vivants. Par conséquent, le concept d'« agregated induced emission » (AIE) représente une solution à ces problèmes d’agrégation et plusieurs glycoclusters, glyco-sondes et glyco-complexes fluorescents ont été conçus et reportés pour des applications en analyse biologique. Notre premier projet visait à concevoir et à synthétiser des glyco-polymères fluorescents pour le ciblage cellulaire et l’adressage de médicaments, tandis que la fluorescence permettrait la détection des cellules ciblées. Pour surmonter l'effet ACQ et les interférences provenant de la fluorescence biologique naturelle, nous avons conjugué le dicyanométhylène-4H-pyrane (DCM) et le tétraphényléthène (TPE) afin d'obtenir des sondes fluorescentes (AIE) émettant dans le proche infrarouge. Les glycosides ont fourni une bonne solubilité dans l'eau et l'auto-assemblage a conduit à des systèmes de détection et à une imagerie des cellules cancéreuses. Les glyco-polymères à base de TPE ont été synthétisés à partir de monomères de TPE incorporant deux monosaccharides par conjugaison azide-alcyne (CuAAC) et ces monomères ont été polymérisés par des réactions de CuAAC ou thiol-ène. Les glyco-polymères à base de TPE ne présentaient malheureusement pas une assez grande longueur de chaîne (généralement moins de 7 unités) et les propriétés fluorescentes attendues ne pouvaient donc pas être atteintes. Nous avons ensuite conçu et synthétisé des glyco-dots auto-assemblés par des sondes DCM et des glycoclusters à base de TPE. Les glyco-dots ont présenté une hydrosolubilité élevée et une réponse sélective au peroxynitrite (ONOO-) à la fois in vitro et dans des analyses cellulaires. Les glyco-dots pourraient détecter ONOO- endogène et exogène, mais sans reconnaissance cellulaire spécifique. Nous avons conçu et synthétisé des sondes fluorescentes AIE pouvant s'auto-assembler avec des glycoclusters à base de TPE. Les glyco-dots résultants étaient facilement solubles dans l'eau et présentaient une sensibilité et une sélectivité excellentes pour la détection du thiophénol in vitro et dans des échantillons d'eau environnementaux.Nous avons finalement combiné les deux fragments TPE et DCM pour synthétiser un nouveau fluorophore AIE (TPE-DCM) avec émission à longue longueur d'onde. Ensuite, la conjugaison avec des glycosides par CuAAC a conduit à des sondes AIE fluorescentes à émission de longue longueur d'onde, avec une excellente solubilité dans l'eau. Une application à la détection de glycosidases in vitro et dans des dosages cellulaires ou sur des modèles animaux a été possible avec ces sondes / With scientific and social progress, various methods for the specific and sensitive detection of metals, proteins and other biomolecules are widely utilized in environmental protection, disease surveillance, drug therapy, agricultural production, industry and other significant areas. Fluorescent probes are widely developed based on ICT, PET, FRET and other fluorescence mechanisms, and applied to the detection of contaminants or in cell imaging. But the ACQ effect usually quenched the fluorescence intensity and thus limited the applications of organic probes in cell imaging and living systems. Therefore, the concept of aggregated-induced emission (AIE) appears as a possible solution to these problems and several fluorescent glycoclusters, glyco-probes and glyco-complexes were designed and reported for biological analysis. Our first project aimed to design and synthesize fluorescent glyco-polymers with multiple glycosides for cell targeting and drug delivery while fluorescence will allow the detection of the targeted cells. To overcome the ACQ effect and interference from natural biological background fluorescence, we conjugated dicyanomethylene-4H-pyran (DCM) and tetraphenylethene (TPE) to obtain near-infrared AIE fluorescent probes. The glycosides provided good water solubility and self-assembly in water led to detection systems and imaging cancer cells. TPE-based glycopolymers were synthesized from TPE monomers incorporating two monosaccharides by CuAAC conjugation and these monomers were polymerized by either CuAAC or thiol-ene “click” reactions. The TPE-based glycopolymers did not display a large chain length (typically less than 7 units) and the expected fluorescent properties could not be reached. We then designed and synthesized glyco-dots self-assembled by DCM probes and TPE-based glycoclusters. The glyco-dots displayed high water-solubility and selective response to peroxynitrite (ONOO-) both in vitro and in cell assays. The glyco-dots could detect endogenous and exogenous ONOO- but no specific cell recognition. We designed and synthesized AIE fluorescent probes which could self-assemble with TPE-based glycoclusters. The resulting glyco-dots were readily water soluble and displayed excellent sensitivity and selectivity for thiophenol detection in vitro and in environmental water samples. We finally combined both TPE and DCM moieties to synthesize a novel AIE fluorophore (TPE-DCM) with long-wavelength emission. Then conjugation with glycosides through CuAAC led to AIE fluorescent probes with long-wavelength emission, excellent water-solubility. Application to the detection of glycosidases in vitro and in cell assays or animal models was possible with these probes
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2019LYSE1153 |
| Date | 17 September 2019 |
| Creators | Dong, Lei |
| Contributors | Lyon, Vidal, Sébastien |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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