Développement de nouveaux senseurs fluorescents pour l'ion Zn2+

Details

Supervisors

Singleton, Michael L.

Faculty

Faculté des sciences

Degree label

Master [120] en sciences chimiques

Abstract

Depuis maintenant de nombreuses années, les scientifiques cherchent à comprendre les mystères qui entourent le fonctionnement des mécanismes du corps humain et les maladies qui le frappent. Cette compréhension passe par l’observation et la quantification de tout ce qui compose ses cellules. Parmi tous ces composants, les cations métalliques dont Zn2+ y jouent des rôles variés et extrêmement importants allant de la contraction musculaire au bon fonctionnement d’une enzyme. Plusieurs techniques existent déjà pour quantifier le zinc et l’une des plus pratiques à utiliser directement en milieu biologique sont les sondes fluorescentes car elles permettent une observation continue des événements se produisant dans une cellule. Celles-ci sont régies à la fois par les lois de la photophysique, qui vont dictées leur comportement en présence de lumière au travers de plusieurs mécanismes, et par les lois de la chimie supramoléculaire et la chimie de coordination, qui vont définir leur sélectivité vis-à-vis d’un cation bien spécifique sur base des interactions qu’elles peuvent faire ou de leur structure. Le nombre d’exemples de ces sondes ainsi que leur diversité ont explosé ces dernières années. Par hasard, la synthèse de nouveaux ligands à base de noyaux pyridazines, dont l’objectif premier n’était pas le suivant, a mis en lumière de nouvelles sondes potentiels pour l’ion Zn2+. Sur base de ce constat, des recherches ont été menées afin d’étudier plus en détails le phénomène et de pousser un cran plus loin, le développement de nouvelles sondes fluorescentes sélectives, non-affectées par le pH et plus accessibles. Ce mémoire se concentre donc sur la synthèse et l’étude des propriétés d’un nouveau type de sondes dites à activation pour l’ion Zn2+ à base de noyaux aromatiques pyridazines. D’abord, une voie de synthèse générale a été empruntée pour obtenir ces ligands faisant appel à une substitution nucléophile ou à une amination réductrice. Ensuite, les spectres d’absorption et d’émission de ces composés, ainsi que des complexes qu’ils pouvaient formés avec différents cations métalliques tel que Cd2+, Fe3+, Cu2+ ou Ni2+, ont été relevés pour étudier la sélectivité de fluorescence. Finalement, quelques tests de sélectivité ont été réalisés afin d’évaluer le comportement des ligands en présence de plusieurs métaux simultanément et d’en mesurer la sélectivité vis-à-vis du cation Zn2+. For many years now, scientists have been trying to understand the mysteries surrounding the workings of the human body's mechanisms and the diseases that affect it. This understanding involves observing and quantifying everything that makes up its cells. Among all these components, metal cations, including Zn2+, play various and extremely important roles, from muscle contraction to the proper functioning of an enzyme. Several techniques already exist to quantify zinc and one of the most practical to use directly in a biological environment are fluorescent probes because they allow continuous observation of the events occurring in a cell. These are governed both by the laws of photophysics, which dictate their behaviour in the presence of light through several mechanisms, and by the laws of supramolecular chemistry and coordination chemistry, which define their selectivity towards a specific cation on the basis of the interactions they can make or their structure. The number of examples of these probes as well as their diversity have exploded in recent years. By chance, the synthesis of new ligands based on pyridazine nuclei, whose primary objective was not the following, has brought to light new potential probes for the Zn2+ ion. On the basis of this finding, research was carried out in order to study the phenomenon in more detail and to take it one step further, the development of new fluorescent probes that are selective, unaffected by pH and more accessible. Therefore, this thesis focuses on the synthesis and study of the properties of a new type of probes known as Zn2+ activation probes based on aromatic pyridazine nuclei. First, a general synthesis route was used to obtain these ligands using nucleophilic substitution subject or reductive amination. Then, the absorption and emission spectra of these compounds, as well as the complexes they could form with different metal cations such as Cd2+, Fe3+, Cu2+ or Ni2+, were recorded to study the fluorescence selectivity. Finally, a few selectivity tests were performed to evaluate the behaviour of the ligands in the presence of several metals simultaneously and to measure their selectivity towards the Zn2+ cation.