Carbon dots passivés à la polydopaminePolydopamine-passivated carbon dots

Collaboration avec le laboratoire du Pr Naccache (Concordia) : expériences RMN pour caractériser la chimie de passivation de nanoparticules carbon-dots par la polydopamine, et son effet sur les propriétés optiques utiles en imagerie in vivo.Collaboration with Prof. Naccache's lab (Concordia): NMR experiments characterizing the polydopamine passivation chemistry of carbon-dot nanoparticles and its effect on optical properties relevant for in vivo imaging.

Des nanoparticules fluorescentes (« carbon dots ») changent de couleur d'émission et brillent davantage lorsqu'on les enrobe de polydopamine, un polymère inspiré des protéines adhésives de moules. Mais cette polydopamine s'intègre-t-elle vraiment dans la nanoparticule, ou reste-t-elle simplement collée en surface ? Et où sont passés les autres ingrédients de la recette ?Fluorescent nanoparticles ("carbon dots") shift their emission colour and shine brighter when coated with polydopamine, a polymer inspired by mussel adhesive proteins. But does the polydopamine truly integrate into the particle, or does it just sit stuck on the surface? And what happened to the other recipe ingredients?

Les nanoparticules sont synthétisées en une étape, au micro-ondes, à partir d'acide citrique, de galactose et de polydopamine. Ma contribution a été d'utiliser la RMN en solution (¹H et HSQC ¹H-¹³C, qui relie chaque proton à son carbone voisin) pour comparer les nanoparticules passivées et non passivées à leurs ingrédients de départ purs, afin de retrouver la signature de chacun à l'intérieur du produit final.The nanoparticles are synthesized in a single microwave-assisted step from citric acid, galactose, and polydopamine. My contribution was to use solution-state NMR (¹H and ¹H–¹³C HSQC, which connects each proton to its neighbouring carbon) to compare the passivated and unpassivated nanoparticles against their pure starting ingredients, tracing each one's signature inside the final product.

La RMN a confirmé que la polydopamine s'incorpore bel et bien dans la nanoparticule, en formant de nouvelles liaisons amide avec l'acide citrique, ce qui explique le changement de couleur et le triplement du rendement de fluorescence. Elle a aussi révélé une surprise : le galactose, présent en bien plus faible quantité dans les nanoparticules passivées, est largement consommé ou transformé pendant la réaction, la polydopamine prenant préférentiellement sa place. Au-delà de la chimie, les nanoparticules passivées se sont aussi révélées moins toxiques pour des cellules en culture et davantage retenues dans le sang après injection chez la souris, des indices encourageants pour une utilisation future en imagerie médicale.NMR confirmed that polydopamine does integrate into the nanoparticle, forming new amide bonds with citric acid, which explains the colour shift and the threefold increase in fluorescence yield. It also revealed a surprise: galactose, present in much smaller amounts in the passivated nanoparticles, is largely consumed or transformed during the reaction, with polydopamine preferentially taking its place. Beyond the chemistry, the passivated nanoparticles also proved less toxic to cultured cells and were retained longer in the bloodstream after injection in mice, encouraging signs for future use in medical imaging.