Stratégies d'analyse de molécules d'intérêt thérapeutique par diffusion Raman exaltée de surface

La spectroscopie Raman est une technique d'analyse rapide, spécifique et non destructive qui permet d'analyser un grand nombre de molécules par la mesure de leurs énergies de vibration. Cependant, la faible proportion de photons diffusés en diffusion Raman (1 sur 108) limite son usage à l'analyse de molécules dont les concentrations sont de l'ordre du mg.mL-1. Afin de s'affranchir de cette limite, ce travail s'intéresse au phénomène de diffusion Raman exaltée de surface (SERS) qui permet une amplification majeure de l'intensité du signal Raman d'une molécule placée à proximité de nanoparticules métalliques (NPs). Cette exaltation a été démontrée depuis de nombreuses années et permet son utilisation pour la détection de molécules à l'état de trace. Le frein actuel au développement de l'utilisation de la SERS est le manque de reproductibilité de l'amplification du signal limitant ainsi les applications quantitatives.L'objectif de ce travail de thèse est le développement de la SERS en tant que technique analytique spécifique et ultra-sensible pour l'analyse de molécules d'intérêt thérapeutique, dans le but de déterminer la molécule analysée (analyse discriminante) ainsi que sa concentration (analyse quantitative). Pour répondre à cet objectif, une stratégie d'analyse rationnelle a été développée autour de trois axes : la synthèse reproductible de NPs métalliques sphériques en suspension colloïdale, l'optimisation expérimentale des paramètres d'interaction NPs/analyte et l'optimisation mathématique des données spectrales dans la construction de modèles de prédiction discriminants et quantitatifs adaptées aux données.La première étude avait pour objectif la construction d'un modèle quantitatif pour le dosage du 5-fluorouracile à partir de NPs d'argent issues de synthèse différentes. Ces différentes synthèses ont conduit à des NPs présentant une variabilité de taille et de forme importante malgré l'optimisation préalable des paramètres de synthèse, soulignant les difficultés à produire des NPs d'argent de façon reproductible. Les mesures spectrales issues de ces expériences ont toutefois pu être exploitées et ont confirmé la variabilité d'amplification du signal d'une synthèse à l'autre impactant la qualité de la prédiction quantitative. Un outil mathématique, basé sur l'approche des plus proches voisins et la construction d'un modèle de quantification par lot de NPs, a été développé et a grandement amélioré la qualité du modèle de prédiction en réduisant l'erre