Films Electrodéposés d'Organosilice Hybride Mésoporeuse pour la Biodétection et Biostimulation neuronale

Topic description Les dysrégulations des neurotransmetteurs interviennent dans de nombreux troubles neurologiques et psychiatriques (dépression, maladie de Parkinson, schizophrénie).[1] Les bioélectrodes offrent de nouvelles perspectives pour le diagnostic et l'évaluation thérapeutique grâce à la détection spécifique et à la libération contrôlée de neurotransmetteurs. Dans ce contexte, les films mésoporeux de silice s'avèrent particulièrement adaptés en raison de leur grande surface spécifique et de leur perméselectivité dépendante de la taille, favorisant des mécanismes sélectifs de diffusion. [2,3] Ce projet de thèse vise à développer des films mésoporeux hybrides d'organosilice pour une nouvelle génération de bioélectrodes hautement sensibles, capables d'assurer la surveillance et de moduler l'activité des cellules neuronales. Une approche d'auto-assemblage électrochimiquement assisté (EASA) sera employée [2,4] pour élaborer des films dont la nanostructure et la fonctionnalisation seront orientées par l'utilisation de micelles complexes de polyions. [5] Les mésopores fonctionnels permettront à la fois l'encapsulation réversible de principes actifs pour la biostimulation et une perméselectivité charge-dépendante pour la détection sélective des neurotransmetteurs cationiques. Les propriétés ioniques et électroniques des films seront optimisées grâce à l'incorporation de composés électroconducteurs dans les mésopores et/ou dans les parois d'organosilice. La biocompatibilité, la réponse aux stimuli et la performance électrochimique des bioélectrodes seront évaluées afin d'établir des corrélations entre la nanostructure, la composition et les propriétés des films mésoporeux hybrides. Au cours de ce projet, le/la doctorant(e) apprendra à concevoir et synthétiser des précurseurs d'organosilice [6] (monomères de polymères conducteurs silylés) ainsi que des copolymères à blocs par polymérisation RAFT. Il/elle se formera à la caractérisation détaillée des micelles complexes de polyions pour une auto-organisation contrôlée (SAXS, DLS) et développera des compétences approfondies en électrochimie, depuis le dépôt de films minces (EASA) jusqu'à la caractérisation électrochimique (voltamétrie cyclique, microbalance à cristal de quartz). Il/elle maîtrisera également des techniques de caractérisation multi-échelles (SAXS, sorption N₂, MET, RMN, XPS, AFM, ellipsométrie…) afin de relier structure et propriétés fonctionnelles. Enfin, il/elle acquerra une compréhension des tests de biocompatibilité et des mécanismes de neuromodulation. Des collaborations au sein de l'ICGM, ainsi qu'avec d'autres instituts de Montpellier et Marcoule, permettront au/à la doctorant(e) de bénéficier d'un large éventail de techniques d'analyse de pointe. Une collaboration internationale avec deux partenaires à Taïwan viendra compléter ce travail par l'évaluation des performances de neuromodulation.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Neurotransmitter dysregulation plays a role in many neurological and psychiatric disorders (depression, Parkinson's disease, schizophrenia) . Bioelectrodes offer new perspectives for diagnosis and therapeutic evaluation through the specific detection and controlled release of neurotransmitters. In this context, mesoporous silica films are particularly well-suited because of their large specific surface area and size-dependent permselectivity, which promote selective diffusion mechanisms . This PhD project aims to develop hybrid organosilica mesoporous films for a new generation of highly sensitive bioelectrodes capable of monitoring and stimulating neuronal cells. An electrochemically assisted self-assembly (EASA) approach will be employed to produce films whose nanostructure and functionalization are guided by the use of complex polyion micelles . The functional mesopores will enable both the reversible encapsulation of active compounds for biostimulation and charge-dependent permselectivity for the selective detection of cationic neurotransmitters. The ionic and electronic properties of the films will be optimized by incorporating electroconductive compounds within the mesopores and/or the organosilica walls. The biocompatibility, stimulus response, and electrochemical performance of the bioelectrodes will be evaluated to establish correlations between the nanostructure, composition, and properties of the hybrid mesoporous films. During the project, the PhD student will learn to design and synthesize organosilica precursors (silylated monomers of conducting polymers) as well as block copolymers via RAFT polymerization. The student will be trained in the detailed characterization of complex polyion micelles for controlled self-assembly (SAXS, DLS) and will develop in-depth expertise in electrochemistry, from thin film deposition (EASA) to electrochemical characterization (cyclic voltammetry, quartz crystal microbalance). The student will also master multiscale characterization techniques (SAXS, N₂ sorption, TEM, NMR, XPS, AFM, ellipsometry, etc.) to establish the relationship between structure and functional properties. Finally, they will gain an understanding of biocompatibility testing and neuromodulation mechanisms. Collaborations within ICGM, as well as with other institutes in Montpellier and Marcoule, will allow the PhD student to benefit from a wide range of advanced analytical techniques. An international collaboration with two partners in Taiwan will complement the project by evaluating neuromodulation performance.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Début de la thèse : 01/10/ Funding category Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant) Funding further details Concours pour un contrat doctoral