Ce projet de thèse a pour objectif le developpement de nanoplateformes thermometriques multifonctionnelles (MFNT) basées sur la combinaison d'une nanoparticule thermometrique luminescente et d'une coquille en silice hybride mesoporeuse.

Comme MFNTs modèle, nous proposons de développer des nanoplateformes de géométries core-shell et yolk-shell, pour lesquelles une nanoparticule centrale de fluorure NaYF4 dopée avec des ions lanthanides Ln3+ (Up-conversion nanoparticle/UCNP) et entourée d'une ou de plusieurs coques en silice hybride dont la surface peut être fonctionnalisée pour augmenter la dispersibilité et la biocompatibilité. La mésoporosité de ces coques rend possible le transport et la libération de molécules actives pour des applications en theranostique et en imagerie..

La faisabilité des étapes d'élaboration des nanothermomètres coquilles mésoporeuses, dans les géométries coeur-coquille et 'yolk-shell' a été démontrée lors d'un précédente thèse.

Les challenges à relever dans le projet de thèse ci-décrit reposent sur l'étude des relations entre le confinement de l'UCNP, controlé par l'espace de la cavité et par la chimie de la coque hybride, sur les propriétés nanothermométriques et sur la mesure le la tempérture par les MFNTs au sein d'une cellule.Le travail de thèse sera en particulier focalisé sur 2 objectifs principaux :

(1) Le contrôle des interactions à l'interface pour maitriser les propriétés thermométriques des MFNTs à l'échelle nanométrique. Les questions suivantes seront posées :

- Influence du confinement sur la réponse optique du nanothermomètre

- transfers thermiques entre le nanothermomètre, la couche hybride et l'environnement (liquide, milieu biologique). L'étudiant -(e) seraen charge de l'élaboration des MFNTs et des investigations physiques du système.

(2) La biocompatibilité et la réponse nanothermométrique des UCNPs au sein de cellules. Des mesures In vitro seront réalisées sur des plateformes modèles, suivies de tests par microscopie en fluorescence de l'endocytose des nanoparticules par des cellules choisies, et de suivi du cheminement des nanoparticules au sein des cellules vivantes.
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In this PhD project we aim at developing biocompatible MultiFunctional Nano Thermometric platforms (MFNTs) based on thecombination of luminescent nanoparticles and mesoporous hybrid silica shells.

As a model MFNTs, we propose to develop core-shell and yolk-shell geometry nanoplatforms with a central luminescent Ln3+ doped fluoride NaYF4 NP (UCNP) and hybrid silica surrounding shell (s) with functionalized surface to increase dispersibility and biocompatibility. The shell mesoporosity enables drug or dye carriage for theranostic or imaging applications respectively.

The feasibility of elaboration of core and yolk-shell nanothermometers with mesoporous shells has been shown in a previous PhD work(see ref1).

The challenge of this PhD project relies on the study of the relation between nanoconfinement properties controlled by the cavity space and chemistry of the hybrid silica shell, nanothermometric properties and biocompatibility of the MFNTs. The PhD work will be focused on two main objectives :

(1) The control of the interactions at the interfaces to tailor thermometric properties of the MFNTs at the nanometric scale. The following questions will be addressed:

- Influence of the confinement of the nanothermometer on its optical response.

- Thermal transfers between the nanothermometer, the hybrid shell and the environment (liquid, biological media). The student will perform the elaboration of the MFNTs and carry out the physical investigations of the systems.

(2) The biocompatibility and nanothermometric response of the UCNPs in Biological cells. In vitro measurements will be led on suchmodel nanoplateforms following cell up-take by fluorescent microscopy and observing precisely the trafficking of particles inside the living cells, from endocytosis to exocytosis to evaluate the biocompatibility.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Funding category: Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral