Exploring the effects of energy mediating middle shells on classical LiYbF4 upconverting nanoparticles.

Dutta, Arohan (2025). Exploring the effects of energy mediating middle shells on classical LiYbF4 upconverting nanoparticles. Mémoire. Québec, Maitrise en sciences de l'énergie et des matériaux, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 84 p.

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Résumé

La capacité des nanoparticules à conversion ascendante (UCNP) à convertir la lumière infrarouge proche (NIR) à faible énergie en lumière ultraviolette (UV) et/ou visible à haute énergie en a fait des candidats intéressants pour une utilisation en théranostique. En raison de leur large spectre d'émission et de leur petite taille, les UCNP peuvent être utilisées à la fois pour la thérapie, comme l'administration de médicaments, la thérapie photodynamique ou la thérapie photothermique, et pour le diagnostic, comme la biodétection et la bioimagerie. Les UCNP typiques fonctionnent avec des paires d'ions traditionnelles telles que Ytterbium-Erbium ou Ytterbium-Thulium afin d'émettre une lumière UV, bleue ou verte. La longueur d'onde d'excitation pour déclencher le processus de conversion ascendante est de 980 nm. Cependant, la lumière de 980 nm est également absorbable par l'eau, ce qui signifie que dans les conditions in vivo, une partie, voire la majorité, de l'énergie fournie par cette longueur d'onde est absorbée par l'eau entourant le tissu. Il est donc essentiel de créer des UCNP de petite taille et de grande luminosité afin de garantir que même lorsqu'une petite quantité de la longueur d'onde d'excitation atteint les UCNP dans les applications en tissus profonds, ils sont toujours capables d'émettre efficacement. L'une de ces méthodes explorées dans cette thèse est l'utilisation d'une couche intermédiaire de migration d’énergie pour assurer le transfert d'énergie entre les ions sensibilisateurs et activateurs.

The ability of Upconverting Nanoparticles (UCNPs) to convert low energy, Near Infrared (NIR) light, into high energy, ultraviolet (UV) and/or visible light have made them attractive candidates for use in theranostics. Due to their broad emission spectra and smallness in size, UCNPs can be used for both therapy, such as drug delivery, photodynamic therapy, or photothermal therapy, and diagnostics such as biosensing and bioimaging. Typical UCNPs work with traditional ion pairs such as Ytterbium-Erbium or Ytterbium-Thulium in order to emit UV, blue, or green light. The excitation wavelength in order to trigger the upconversion process is 980 nm. However, 980 nm light is also water absorbable meaning that in vivo settings, some, if not majority, of the energy provided by this wavelength is absorbed by water surrounding the tissue. Therefore creating small, and bright UCNPs is crucial in order to ensure that even when only a small amount of the excitation wavelength reaches the UCNPs in deep tissue applications, they are still able to emit efficiently. One such method explored in this thesis is the utilisation of an energy migrating middle shell, to mediate the energy transfer between the sensitising and activating ions.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Vetrone, Fiorenzo
Mots-clés libres:	UCNPs ; Lanthanoïdes ; Terres rares ; Théranostique ; Biomédical ; Thérapie photodynamique ; Traitement du Cancer, Upconversion ; UCNP ; Lanthanoids ; Rare-Earth ; Theranostics ; Biomedical ; Photodynamic Therapy ; Cancer Treatment
Centre:	Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt:	27 août 2025 13:49
Dernière modification:	27 août 2025 13:49
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/16610

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