Complexes de coordination à propriétés optiques et magnétiques

Gilles Lemercier (Pr.) - Sylviane Chevreux (IR) - Elodie Rousset (Post-doc) - Nicholas den Houting (Doctorant)

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Domaine de recherche :

Notre équipe s’intéresse à l’élaboration et l’étude de nouveaux ligands et des complexes de coordination homo- et hétéroleptiques associés, d’intérêt pour leurs propriétés magnétiques et optiques (linéaires et non-linéaires).

Notre travail s’appuie essentiellement sur l’ingénierie moléculaire des états excités associés atteints linéairement ou par absorption à deux photons, dans un but tant fondamental que dans la perspective de potentielles applications :

  • La théragnostique : contraction de thérapie et diagnostique, cette approche permet l’imagerie de cellules cancéreuses en vue d’un traitement ciblé, par thérapie photodynamique par exemple. Cette technique est basée sur le « quench » d’un état excité triplet par le dioxygène environnant pour générer de l’oxygène singulet cytotoxique.
  • La Limitation optique : cette approche consiste à limiter la transmission de matériaux lorsque l’intensité de la lumière incidente augmente fortement (protections optiques contre les lasers de puissance par exemple). Ce phénomène est ici basé sur les propriétés d’absorption à deux photons (2PA) et de ré-absorption à partir de l’état excité (ESA).

Pour une vue d’ensemble des systèmes développés dans notre groupe :
Coord. Chem. Rev. 2018, 368, 1-12.

Approche moléculaire :

Le développement des briques moléculaires optiquement fonctionnelles s’appuie, dans notre groupe, sur l’élaboration de complexes de ruthénium(II) en particulier, dont les propriétés d’absorption (linéaire et non linéaire) et de luminescence (lem et t) sont finement ajustées grâce à un contrôle précis du design des ligands associés, dérivés de 1,10-phénanthroline.

  • Le premier intérêt concerne l’absorption à deux photons pour laquelle la structure et les propriétés électroniques du ligand jouent un rôle fondamental. Une ingénierie moléculaire a été menée permettant de dégager des corrélations claires entre structure moléculaire et efficacité d’absorption non linéaire du troisième ordre (2PA).

Voir Chimia 2015, 69, 666-669.

Exemples de complexes de ruthénium(II) utilisés dans notre groupe (gauche) et l
  • L’accès à des états excités triplet (3MLCT) de ces complexes est ensuite mise à profit dans une éventuelle application d’intérêt, la thérapie photodynamique (PDT) et PDT induite à deux photons (2P-PDT) pour une potentielle meilleure pénétration dans les milieux biologiques et la très grande résolution spatiale associée au phénomène. Projet Financé par l’ANR PDTX (partenaire)

Pour plus de détails, voir par exemple :
Chem Commun. 2009, 4590-4592 et Dalton Trans., 2015, 44, 16127-16135

Illustration de la destruction d’une unique cellule gliale traitée par un comple
  • Suite à des travaux précurseurs de G. Gasser (ENSCP, Paris) concernant des complexes du Ru(II) et basé principalement à nouveau sur une efficacité de nos propres complexes originaux en tant que photo-sensibilisateurs (PS), une activité antibactérienne a également récemment été mise en évidence ; il s’agit d’un travail d’une importance très actuelle dans le développement de nouveaux antibiotiques.

Pour plus de détails, voir par exemple Chem. Med. Chem., 2018, 13, 2229-2239

Corrélation structure – activité antibactérienne pour des complexes originaux du
  • Les caractéristiques d’absorption de l’état excité généré après absorption à deux photons peuvent également être à la base d’une certaine efficacté en limitation optique. Projet financé par l’ANR (Projet IsoGate).

Pour plus de détails, voir par exemple Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 17304-17312.

Section efficace de l’absorption à deux photons et spectre d’absorption de l’éta

Vers les matériaux moléculaires fonctionnels :

Ces objets moléculaires peuvent être utilisés pour l’élaboration de matériaux moléculaires fonctionnels tels que des nanoparticules (NPs), par interactions non covalentes, encapsulation ou liaison covalente ; citons par exemple :

  • Greffage sur des nanoparticules d’or / Réalisé en particulier en collaboration avec S. Roux de l’Université de Franche-Comté. D’intéressantes nouvelles propriétés des complexes de ruthénium(II) greffés sur les NPs d’or ont été mises en évidence (Absorption saturable pour les plus hautes énergies et conservation de la propriété d’absorption à deux photons dans le rouge et le proche infra-rouge).

Pour plus de détails, voir : Phys. Chem. Chem. Phys, 2014, 16, 14826-14833.

Nanoparticules d’or (env. 2-3 mm de diamètre) fonctionnalisées chacune par une c
  • Fonctionnalisation de très petites NPs siliciques à base de Gd(III) / Réalisé en collaboration avec le Pr. O. Tillement et le Dr. F. Lux (thèse de Charles Truillet) de l’Université de Lyon-1. Ces NPs se sont révélées intéressantes pour leur caractère plateforme bi-fonctionnelle et leur potentielle application en théranostique (complexe du Ru(II) comme photo-sensibilisateur en PDT et complexe du Gd(III) comme agent de contraste en IRM).

Pour plus de détails, voir : Dalton Trans., 2013, 42, 12410-12420.

Exemple de NPs multifonctionnelles portant la double fonction imagerie (GdIII) /

Collaborations :

Collaborations principales : Universités : Lyon1, Bordeaux, Bretagne Occidentale, Rennes1, Limoges, Franche-Comté, Geneva (Switzerland), Modena (Italy); l’East China Normal University (ECNU, China); l’Univ. Sci. Tech. Hanoi (USTH, Vietnam) ; l’ENSCP, l’ENS-Cachan, le LCC Toulouse.

Membre des Groupements de Recherche (GdR) CNRS: GdR “PhotoMed” and MCM-2 “Magnétisme et Commutations Moléculaires”

Contact :

Pr. Gilles Lemercier
Institut de Chimie Moléculaire de Reims – UMR 7312
Université de Reims Champagne Ardenne
Campus Moulin de la Housse
Case Postale 44
UFR Sciences Exactes et Naturelles
BP 1039
51687 Reims Cedex 2
Mail : gilles.lemercier@univ-reims.fr
Tél : +33 (0)3 26 91 32 40

Dr. Sylvianne Chevreux
Mail : sylviane.chevreux@univ-reims.fr
Tél : +33 (0)3 26 91 31 42

Dr. Elodie Rousset
Mail : elodie.rousset@univ-reims.fr
Tél : +33 (0)3 26 91 31 42
Elodie Rousset est partagée entre notre groupe et la plateforme analytique de diffraction des Rayons X dont la description est détaillée ici.

M. Nicholas den Houting
Mail : nicholas.den-houting@etudiant.univ-reims.fr
Tél : +33 (0)3 26 91 31 42