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On-demand COMmunication between fluorescent organic nanoparticles through Energy Transfer

Description du projet

Une avancée importante dans le développement des biocapteurs

Les biocapteurs sont de puissants outils capables de détecter des analytes biologiques ou chimiques et de les convertir en signaux mesurables. La détection en temps réel est importante pour de nombreuses applications. Financé par le Conseil européen de la recherche, le projet COMET développera des biocapteurs optiques innovants basés sur des nanoparticules communicantes dont la réponse est modulée par la présence d’analytes, notamment des opioïdes. Le projet s’intéressera plus particulièrement à l’auto-assemblage de nanoparticules organiques fluorescentes (FON pour «fluorescent organic nanoparticle») avec une fraction de reconnaissance biologique dans l’eau. Les FON seront intégrées dans des nanoconstructions pour favoriser le transfert d’énergie entre les FON donneuses et acceptrices. Des biocapteurs sensibles aux stimuli seront conçus sur la base de la perturbation de ces nano-assemblages déclenchée par les opioïdes. Cette nouvelle génération de biocapteurs ratiométriques continus aura des implications importantes pour la médecine de pointe et la bio-imagerie.

Objectif

In situ and real-time detection of analytes in complex biological media requires the development of robust and sensitive biosensors. In this context, the interdisciplinary COMET project will develop innovative optical biosensors based on communicating nanoparticles (NPs) whose response is modulated by the presence of opioids.
To date, robust inter-particle communication between optically-active NPs has only been described with inorganics, involving either electron or resonance energy transfer. Despite their excellent optical properties, inorganic NPs raise environmental and biocompatibility concerns with respect to their toxicity or colloidal stability. In that regard, Fluorescent Organic Nanoparticles (FONs) are an interesting alternative: FONs are composed of organic dyes condensed in a small volume and engineered to display intense absorption and excellent brightness. The optimal arrangement of spectrally complementary FONs acting as synergistic energy donors and acceptors will address the critical challenge of achieving communication between NPs and signal amplification.
To meet this goal, COMET will reinvent the classical FONs elaboration by investigating the self-assembly of dedicated dyes concomitantly with a biological recognition moiety in water. Spectrally relevant FONs will be associated into nano-constructions in which a donor and an acceptor FON are brought together to enable energy transfer. I will then design stimuli-responsive biosensors based on the triggered disruption of these nano-assemblies by an analyte, particularly opioids. The detection of nanomolar traces of opioids will be achieved thanks to signal amplification through cascade energy transfers within and between FONs.
Such communicating nano-tools will provide the next generation of continuous ratiometric biosensors. In addition, they will open the way to a new paradigm in excitation energy migration and impact other research fields such as optoelectronics and nanomedicine.

Institution d’accueil

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contribution nette de l'UE
€ 1 500 000,00
Adresse
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
France

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Région
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 1 500 000,00

Bénéficiaires (1)