Proposition de thèse : Etude de l’exacerbation de la fluorescence par des nanostructures plasmoniques, pour des sondes de bio-détections à fibres optiques fonctionnalisées


Metal enhanced fluorescence based photonic crystal fiber probe for next generation of clinical diagnostic tools

L’ED SISMI propose le sujet de thèse suivant :

Intitulé du sujet : Etude de l’exacerbation de la fluorescence par des nanostructures plasmoniques, pour des sondes de bio-détections à fibres optiques fonctionnalisées

Ce projet serait sous la direction de Georges HUMBERT du laboratoire XLIM à l’Université de Limoges

Co-directeurs renseignés : Sylvain VEDRAINE / Dinish U.S

Les financement sont : Acquis – Co-financement XLIM (Université de Limoges) et SBIC (Programme d’excellence d’A*STAR)

Le début de la thèse est prévu pour : 10/2021

Mots clés du sujet : Fibres optiques spéciales, spectroscopie de fluorescence, exacerbation plasmonique de surface,

Présentation du sujet : Ce projet vise à associer l’expertise d’XLIM dans la technologie des fibres optiques spéciales et de la plasmonique, avec l’expertise de SBIC dans le domaine de la bio-photonique pour les bio-détections, afin de développer de nouveaux outils de diagnostics cliniques. Nous visons à développer des plateformes ultra-sensibles fondées sur la spectroscopie de fluorescence exaltée par des nanostructures plasmonique, associée à une fibre optique spécialement conçue, comme sonde de bio-détections dans des fluides corporels.

Objectifs : L’objectif de ce projet de thèse est de développer une technologie plateforme de détection ultra-sensible de fluides bio-chimiques, en étudiant l’association de la spectroscopie de fluorescence, l’exacerbation plasmonique de surface, et les fibres optiques spéciales (opto-fluidiques), pour accroitre les performances des plateformes de bio-détections par fluorescence et pour réaliser une sonde d’analyse de fluides corporels compatible avec un environnement médical.

Description du sujet : Ce sujet de thèse porte sur le développement d’une technologie plateforme de détection ultra-sensible de fluides bio-chimiques. Cette étude repose sur l’association des expertises d’XLIM dans les technologies des fibres optiques spéciales (Axe-Photonique) et la science de la plasmonique nanostructurée (Axe-RF-ELITE), avec l’expertise de SBIC dans le domaine de la bio-photonique pour les bio-détections et l’imagerie médicale, afin de réaliser un nouvel outil de diagnostics cliniques de fluides corporels.
L’objectif est de repousser, au-delà de l’état de l’art, les seuils de détections des bio-molécules, des biomarqueurs dans des fluides corporels, tout en faisant de ces développements des outils pratiques pour les applications cliniques (ex. détection du cancer au stade précoce). Contrairement aux systèmes de détections fondés sur des substrats, nous exploitons les avantages des fibres optiques spéciales composées de canaux d’air micrométriques qui permettent d’accroitre la sensibilité de la technique.
Plus précisément, ces fibres opto-fluidiques offrent une très grande longueur d’interactions entre la lumière et un fluide, une répétabilité et une reproductibilité des mesures élevées, ainsi qu’une excellente compatibilité avec les systèmes micro-fluidiques. Notre objectif est d’exploiter les propriétés de ces fibres opto-fluidiques, de développer une fibre opto-fluidique optimisée pour améliorer les performances de spectroscopie de fluorescence, puis d’étudier l’exacerbation de la fluorescence par des nanostructures plasmoniques pour accroitre d’avantage les performances de bio-détections. Enfin, nous exploiterons les performances de cette nouvelle plate-forme de bio-détections pour détecter des biomarqueurs pertinents dans des fluides des patients, et ce dans le cadre de collaborations étroites avec des cliniciens singapouriens et français.
L’ensemble de ce projet sera abordé par le doctorant. Les travaux seront menés à l’institut de recherche XLIM et à Singapour au sein du Singapore Bioimaging Consortium.

Compétences acquises à l’issue de la thèse : Le contexte international et interdisciplinaire de ce sujet de thèse sera très enrichissant pour le doctorant sur de nombreux aspects.
A l’issue de sa thèse les compétences suivantes seront acquises :
– Conception, fabrication et caractérisation de fibres optiques spéciales
– Connaissances pointues dans la spectroscopie de fluorescence et son exacerbation par des nanostructures plasmoniques
– Conception, fabrication et caractérisation de nanostructures plasmoniques
– Nano-fonctionnalisation de fibres optiques spéciales
– Mise en place de protocoles de bio-détections et des méthodologies d’analyses bio-chimiques dans des fluides corporels.

Présentation de l’équipe d’accueil : Les travaux se dérouleront dans les équipes « Photonique Fibre » de l’axe « Photonique fibre et sources cohérentes », de l’équipe ELITE de l’axe RF-ELITE d’XLIM, et au sein du laboratoire « Bio-optical Imaging » du Singapore Bio-imaging Consortium (SBIC) du Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) de Singapour.
Cette thèse se déroulera également dans le cadre de l’International Research Program « FiberMed » (laboratoire international commun entre le CNRS, A*STAR et l’Université de Limoges) qui fédère la collaboration entre XLIM et SBIC.
– IRP “FiberMed”: https://cnrssingapore.cnrs.fr/project/irp-fibermed/
– SBIC: https://www.a-star.edu.sg/sbic
– XLIM: https://www.xlim.fr/

Compétences souhaitées pour les candidats : Une licence et un master avec au moins une mention « Bien » sont demandés.

Le sujet de thèse proposé nécessite de collaborer avec des experts dans différents domaines scientifiques (fibres photoniques, nanomatériaux plasmoniques, spectroscopie, biodétection), dans différents laboratoires et pays. Le candidat doit être titulaire d’un master ou d’un diplôme universitaire équivalent à un master européen (durée de 5 ans), avec une solide formation de préférence en photonique, nanomatériaux photoniques, bio-photonique, bio-ingénierie, fluorescence.

Le candidat doit également posséder les compétences suivantes pour mener à bien ce sujet de doctorat:
– Grande autonomie et bonne capacité à organiser, planifier ses travaux
– Maîtrise de l’anglais (lecture, écriture, expression orale)
– Fort intérêt pour réaliser et développer des expériences
– Grande motivation et curiosité

Pour plus d’informations et pour candidater, merci de contacter :

Date de dépôt : 04/09/2021 à  10 h 19 min




ED SISMI