Conception, optimisation et caractérisation de photosensibilisateurs à absorption à deux et multi-photons pour leur application potentielle en thérapie photodynamique

Discipline

Chimie

Classification

Chimie, minéralogie, cristallographie

Mots-clés libres

Absorption à deux photons, Section efficace d'absorption à deux photons, Thérapie photodynamique, Balayage Z, Émission induite par laser femtoseconde, Synthèse organique, Foscan®, Photosensibilisant, Lignine acétylée, Nanoparticules, Naphthiporphyrine, Macrocycle expansé

Mots-clés

Photochimiothérapie,

Photosensibilisants

De nombreuses études ont été menées sur la thérapie photodynamique. La thérapie photodynamique est un outil utilisé pour traiter de manière non invasive les cancers de la tête, du cou et de la peau comme alternative à la chimiothérapie et aux traitements chirurgicaux plus invasifs. La thérapie photodynamique nécessite l'utilisation de lumière, d'un photosensibilisateur et d'oxygène moléculaire pour provoquer la mort des cellules cancéreuses. Afin d'optimiser davantage cette photothérapie remarquable, des études ont été menées en utilisant la thérapie photodynamique combinée d'absorption à deux photons. Le passage à l'absorption à deux photons offre plusieurs avantages par rapport à la thérapie photodynamique conventionnelle, tels que la réduction des photo-dommages thermiques de la zone traitée en raison de la faible énergie de la lumière proche infrarouge. La lumière proche infrarouge permet également une pénétration plus profonde améliorant la possibilité de traiter des tumeurs plus profondes par rapport à la thérapie photodynamique conventionnelle. Par conséquent, le but de cette thèse est de présenter plusieurs façons d'optimiser les photosensibilisateurs pour une application d'absorption à deux photons. Les travaux de cette thèse portent sur la conception, la synthèse, l'optimisation et la caractérisation pour améliorer les propriétés d'absorption à deux photons des photosensibilisateurs pour une utilisation prospective en thérapie photodynamique. La première partie couvre l'encapsulation d'un photosensibilisateur porphyrine à l'aide de lignine acétylée pour former des nanoparticules. Des mesures de fluorescence excitée à deux photons ont été utilisées pour déterminer les propriétés d'absorption à deux photons des nanoparticules dans la solution en vrac ainsi que dans une seule nanoparticule séparée. Les techniques supplémentaires utilisées sont la microscopie d'absorption à deux photons et la microscopie à force atomique. La deuxième partie de ce travail porte sur l'optimisation du célèbre photosensibilisateur Foscan® de deuxième génération. Le calcul des valeurs de la section efficace d'absorption à deux photons a montré des améliorations par rapport à Foscan® et semble prometteur pour l'adaptation de Foscan® de la thérapie photodynamique conventionnelle à un photon à la thérapie à deux photons. La troisième partie couvre la conception et la synthèse organique d'un nouveau photosensibilisateur à base de porphyrine pour une application à deux photons. Suite à l'optimisation de plusieurs voies de synthèse et à la conception de nouvelles procédures, les molécules synthétisées sont toutes caractérisées par RMN 1H standard et spectrométrie de masse. Les valeurs calculées de la section efficace d'absorption à deux photons affichent également des améliorations modestes par rapport aux photosensibilisateurs bien connus. La dernière partie de cette thèse comprend l'expansion du macrocycle de la porphyrine. Ce travail particulier traite de l'expansion à l'aide de naphtalène et de la substitution pour inclure des éléments lourds (thiophène, sélénophène et tellurophène). Les propriétés d'absorption à deux photons des composés de cette section sont mesurées à l'aide de la technique de balayage Z et leurs valeurs de section efficace à deux photons sont calculées. Ces molécules présentent des valeurs raisonnables jusqu'à 1400 nm, des longueurs d'onde non mesurées auparavant pour ces types de composés. Les résultats de chaque section de cette thèse présentent des améliorations par rapport aux photosensibilisateurs déjà établis, prouvant l'utilité de ces changements de conception et offrent de nombreuses possibilités pour l'utilisation future de ces types de composés. Nous espérons que ce travail aidera à optimiser et à modifier les photosensibilisateurs pour les applications d'absorption à deux photons, en particulier la thérapie photodynamique.