CRAN - Campus Sciences
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Soutenance
Le 11/04/2016 - 14H00 - Salle Gallé
"Modélisation spatiotemporelle des interactions lumière-tissus en spectroscopie multimodalités applique aux états cancéreux et précancéreux des tissus épitheliaux in vivo’’"
(Thèse Maria Nikolaevna KHOLODTSOVA)

Résumé :
Nous avons eu une idée de l'amélioration ou de la trempe du signal de fluorescence à l'aide de nanoparticules. Pour ce faire, d'une part, les propriétés optiques des nanoparticules ont été obtenus grâce à la modélisation expérimentale et théorique. La taille de GNSP a été déterminée par des mesures de DLS et comparé à des modèles disponibles provenant des données théoriques et expérimentales. Pour l'expérience, nous avons choisi le GNSP de 14 nm de diamètre et de GNS 50 nm de diamètre. L'extinction maximale pour GNSP était de 523nm, pour GNS - 700nm. Théoriquement, les propriétés optiques des nanosphères de différents diamètres et différents matériaux incorporés dans des milieux diélectriques ont été modélisés. Les données pour la permittivité diélectrique pour plusieurs matériaux ont été utilisés pour la méthode de domaine Mie calcul et FDFD. Influence de nanoparticules sur les propriétés optiques des tissus biologiques Dans le prochain chapitre, nous avons étudié l'influence des nanoparticules sur DR, Fluorescence Signal (FS) et Indice de Fluorescence (FI). L'intérêt a été l'utilisation de nanoparticules colloïdales, non liés à un photosensibilisateur, à rechercher la différence dans les signaux et leur renforcement par trempe ou nanoparticules prises dans différentes concentrations. Fantômes de tissu à 2 couches ont été faites pour analyser l'influence de la présence de nanoparticules de spectroscopie UV-Vis spatialement résolue. Les fantômes ont 2 couches: l'épithélium; derme. La 1ère couche avait une épaisseur variable, la 2eme - la concentration (C) NP variables et de C(PPIX) - constant. Les spectres ont été collectés avec sonde optique multi-fibres. Cette analyse a montré que la C de 2mg/kg des GNSP, augmente le signal de FI 2 fois. Problème inverse Un problème inverse est classiquement mal posé et mal conditionnée qui se traduit par de multiples sources d'erreur et la convergence à minima locaux. Une nouvelle approche pour estimer plus précisément les propriétés optiques du tissu biologique à partir des mesures de spectroscopie résolue spatialement a été développé. Tout d'abord une approche stochastique basée sur la population (Particle Swarm Optimisation, PSO) a été appliquée dans le cadre de la résolution de problèmes comme un algorithme d'optimisation traite du bruit statistique inhérente aux données simulées MC et avec leur dimension de longueur d'onde résolue problème inverse. Ensuite, un algorithme spécial a été proposé qui implique un a priori longueur d'onde raccord de forme de la courbe (de décroissance exponentielle ici) de deux points (mus; mua), ayant la plus faible erreur pour le moment. Cette approche a conduit à des erreurs de moins de 6% entre les valeurs de diffusion de masse de la vérité et de coefficient d'absorption optimisés. Changement de vie de fluorescence avec la présence des NP Les modèles théoriques en tenant compte des différents types de couplage entre les nanoparticules et les fluorophores ont été considérés. Amélioration en raison de la résonance plasmonique était théoriquement calculé pour dimères de NPs d'or, d'argent et de l'oxyde ferrique (II). Le renforcement du champ est produite sur la plus petite à partir de nanoparticules et de la distance la plus proche, le pic de résonance est décalée vers le rouge avec une augmentation de l'indice de réfraction moyen. Les expériences sur les mesures de durée de vie ont eu lieu par le biais de pico-deuxième laser et série-caméra comme un détecteur. Lors des mesures de durée de vie de 2 dérivés PPIX fluorophore ont été trouvés, puis en ajoutant des nanoparticules de 13-14 nm or deux et puis 3 composantes de la durée de vie ont été résolus. 2 modèles de transfert d'énergie ont été considérés. Enfin, nous avons pu juger à propos de confondre entre PPIX et nanoparticules par pico-seconde composante, ce qui a entraîné l'extinction fluorescente intégrante avec l'augmentation de la concentration des nanoparticules.
Jury :
- Rapporteurs : Rudolf STEINER professeur
Valery V. TUCHIN professeur
- Autres membres : Jean-Marc DINTEN professeur Laboratory CEA/LETI/DTBS/LISA Rapporteur
Victor B. LOSCHENOV professeur Optical Bioscpectroscopy Lab. in A.M. Prokhorov General Physics Institute, Russain Academy of Sciences/ NRNU MEPhI Directeur de these
Walter BLONDEL professeur Universite de Lorraine/CRAN Directeur de these
Christian DAUL professeur Universite de Lorraine/CRAN CoDirecteur de these