Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Electron paramagnetic resonance (EPR) oxymetry in the measurement of partial pressure of oxygen (Po2) based upon the observation of changes in the line width of the EPR signal. This can be realized by means of using oxygen sensors. Among these, the carbon blacks (India ink pigments) show interesting characteristics like great oxygen sensitivity and small particles size. This study proposes the manufacturing of an artificial ink, injectable, stable and biocompatible for the use as a EPR sensor.
The work is organized around different axis’s of manufacture, characterization and studies of inks.
First, we evaluated the EPR parameters for the selected carbon black (Printex U) particles. The determination of the spin density and the saturation curve whom governs the EPR signal is realized. This approach is completed by the study of the Lorentzian component of the absorption spectrum.
The second step consists in the development of the ink itself by studying the concentration of the Printx U particles and the biopolymers needed to realize an injectable ink after sterilization in an autoclave.
A physico-chemical characterization allows to assess the sedimentation of the particles in different preparations. The rheological behavior of inks is identified. Finally, a study of in vitro relative diffusion is realized.
During one month, feasibility of measurements of oxygen is carried out in vivo after the introduction of the sensor within the gastrocnemius muscle of a mouse. Concurrently, line width measurement have been achieved as well as the sensor’s kinetic response depending on the oxygen present before end after staying in vivo.
Finally, a first study of biocompatibility in vitro is realized by heamolysis and cytotoxicity test. This approach is completed in vivo by histological evaluation of the oxygen sensor’s injection site.
In conclusion, a, injectable artificial ink, stable, biocompatible has been achieved. The stabilization of the EPR L band in vivo response will probably allow it every day use to achieve oxymetry of tissues and tumors L’oxymétrie par Résonance Paramagnétique Electronique (RPE) consiste en la mesure de la pression partielle en oxygène (pO2) basée sur l’observation du changement de la largeur de la raie du signal RPE. Ceci peut être réalisé grâce à l’emploi de senseurs à oxygène. Parmi ceux-ci, les noirs de carbone (pigments de l’encre de Chine) présentent des propriétés intéressantes comme une grande sensibilité à m’oxygène et une faible taille de particules. Ce travail propose l’élaboration d’une encre artificielle injectable, stable, biocompatible comme senseur RPE.
Le travail s’articule autour de différents axes de fabrication, de caractérisation et d’études des encres.
Dans un premier temps, une évaluation des paramètres RPE des particules du noir de carbone choisi (Printex U) est réalisée. La détermination de la densité de spins et de la courbe de saturation de la réponse conditionnant le signal RPE est effectué. Cette approche est complétée par l’étude de la composante Lorentzienne du spectre d’absorption.
La deuxième étape concerne le développement de l’encre proprement dite, en étudiant les concentrations de particules de PrintexU et de biopolymères requises pour réaliser une encre injectable après stérilisation par autoclave.
Une caractérisation physico-chimique permet d’évaluer le comportement des encres vis-à-vis de la sédimentation de leurs particules. Le comportement rhéologique des encres est déterminé. Enfin, une étude de la diffusion relative in vitro est menée.
Durant un mois une évaluation de la faisabilité de mesures in vivo en RPE bande L est réalisée après implantation du senseur au sein de muscles gastrocnémiens de souris. On réalise en parallèle la mesure de la largeur de raie ainsi que la cinétique de réponse du senseur en fonction de l’oxygène avant et après séjour in vivo.
Enfin, une première étude de biocompatibilité est menée en réalisant les tests in vitro d’hémolyse et de cytotoxicité. Cette approche est complétée in vivo par l’évaluation histologique des sites d’injection du senseur à oxygène.
En conclusion, une encre artificielle injectable, stable, biocompatible est développée. La stabilisation de sa réponse in vivo en RPE bande L permettra probablement son utilisation en routine pour réaliser de l’oxymétrie de tissus ou de tumeurs

Ink --- Electron Spin Resonance Spectroscopy

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Electron paramagnetic resonance (EPR) oxymetry relies on the broadening of an EPR line width of a paramagnetic probe which is directly related to the partial pressure of oxygen (pO2). Among many paramagnetic EPR spin probes, we choose Lithium Phthalocyanine (LiPc) as it has several advantages including extremely sharp EPR absorption line, very short response time and linear oxygen response curve within very wide oxygen range. In this work, two ways have been investigated. In a first time, we developed biopolymer film holding LiPc in order to stabilize the sensitivity to oxygen and to immobilize the crystals. Films were made by a solvent evaporation technique (oven 70°c) on a watch glass. A strong film was obtained using a solution of Teflon® AF 2400 (biopolymer) at 1% (w/v). The coating of LiPc preserved whole its characteristics. The second way of investigation consisted in the development of a film holding LiPc into a loop of an EPR catheter or needle resonator. We have immerged the loop in a solution of Teflon at 3% to from the films holding LiPc . We further increased the thickness of the film by multiple additions of Teflon 3%. Minimum two cycles were necessary to obtain a film that possessed high mechanical resistance when preserving the sensitivity to O2 and the short response time of LiPc. Finally, we have studied the biocompatibility at these systems (Teflon film with or without holding LiPc, catheter and needle resonator). Several in vitro and in vivo tests have been performed. In comparison with a negative standard (USP-88) we have shown that these systems induced a low or no reaction by the host. However, complementary tests have to be performed in order to definitely attest biocompatibility. Some resonator with a film holding LiPc produced in hour laboratory have been sent to Dartmouth Medical School (USA) and were tested in vivo by L band EPR L’oxymétrie par résonance paramagnétique électronique (RPE) consiste en la mesure de la pression partielle en oxygène (pO2) basée sur la mesure du changement de la largeur de raie du signal RPE en fonction. Parmi de nombreux senseurs à oxygène pour la RPE, nous avons choisi les cristaux de phtalocyanine de lithium grâce à leurs nombreux avantages tels qu’une raire d’absorption RPE extrêmement fine, un temps de réponse court et une courbe de réponse à l’oxygène linéaire dans une large gamme de pO2. Ce travail s’est fait en deux étapes. Au cours de la première étape, nous avons développé la fabrication de film de bio polymère perméable à l’oxygène afin de stabiliser la sensitivité à l’oxygène du LiPc tout en immobilisant ses cristaux. A cet effet, la technique d’évaporation de solvant (étuve 70°) a été utilisée. A partir d’une solution de téflon® AF 2400 à 1%, on est parvenu à obtenir un film solide tout en préservent les caractéristiques du senseur RPE (LiPc). La seconde étape de ce travail a permis de réaliser des films Téflon contenant du LiPc mais cette fois, sur la boucle de résonateurs ou antennes RPE implantables (fabriqués aux USA par l’équipe du Professeur H. Swartz). Pour ce faire, nous avons immergé trois fois la boucle des résonateurs RPE dans une solution de Téflon « % avant d’incorporer des cristaux de LiPc au film formé. Ensuite, pour augmenter l’épaisseur du film on a effectué des cycles de recouvrement en déposant sur le film une goutte de solution de Téflon à 3%. Au minimum 2 cycles sont indispensables pour obtenir un film de bonne résistance mécanique tout en préservant la sensibilité et la vitesse de réponse eu LiPc à l’oxygène. Enfin, nous avons réalisé plusieurs tests in vitro et in vivo pour contrôler la biocompatibilité de ces systèmes (film Téflon avec ou sans LiPc, résonateur ou antenne RPE). En validant ces tests avec un contrôle négatif, nous avons montré que ces systèmes ne devraient induire que peu ou pas de réactions après implantation chez l’homme. Toutefois, pour s’en assurer, des tests complémentaires devraient être réalisés. Des résonateurs enrobés au téflon et contenant du LiPc ont été fabriqué au laboratoire REMA et envoyés à l’Université de Dartmouth aux Etats-Unis pour y être testés chez l’animal sur une RPE bande L (1GHz).

Electron Spin Resonance Spectroscopy --- Lithium --- Oximetry

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Electron spin resonance --- Pharmacology --- Spin Labels --- Electron Spin Resonance Spectroscopy. --- Pharmacology. --- Spin Labels.

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy is a technique that was developed more than fifty years ago. This tool, which can detect and quantify the free radicals in a sample, has been for a long time used in retrospective dosimetry studies. On the contrary, EPR imaging (EPRI) is a rather new technique that allows the spin density distribution of free radicals to be mapped within objects. We investigated the possibility of acquiring RPE images of various foodstuffs and irradiated bones. In a general way, it was possible to study parameters required for the acquisition of images that reflect precisely the spin density within the samples. Moreover, through the study of coffee beans, tea leaves, pepper, pili and frogs’ legs, it was possible to observe the appearance or the surexpression of some EPR signals following heat or radiations treatment. On the other side, through the study of thighbone, phalanxes and hydroxyapatite samples, it was possible to describe the free radicals distribution following an irradiation by a 60Co or by sources of 125I and 192Ir similar with those used in curietherapy La spectroscopie par résonance paramagnétique électronique (RPE) est une technique mise au point il y a plus de cinquante ans. Cet outils, permettant entre autres de quantifier la concentration en radicaux libres d’un échantillon, est utilisé depuis longtemps dans le cadre d’études de dosimétrie rétrospective. L’imagerie RPE quant à elle n’en est qu’à ses débuts. Son intérêt réside en sa capacité à mettre en évidence la répartition de ces radicaux libres au sein de l’échantillon. L’imagerie RPE fut ici appliquée à deux domaines particuliers que sont les denrées alimentaires et la dosimétrie rétrospective du tissu osseux. De manière générale, il fut possible d’étudier les paramètres requis pour acquérir une image qui reflète sans ambiguïté la densité de spins au sein de l’échantillon. De plus, à travers l’étude d’échantillons de café, de tournesol, de thé, de poivre, de pili-pili et de cuisses de grenouille, nous avons pu observer l’apparition ou la surexpression de certains signaux RPE suite à des traitements définis tels que la fermentation, la radiostérilisation ou encore la torréfaction. D’autre part, l’étude d’échantillons de fémur, de phalanges et d’hydroxyapatite a également permis d’observer la répartition des radicaux libres suite à une irradiation par un irradiateur au 60Co ou par une source ponctuelle pareille à celles utilisées en curiethérapie

Electron Spin Resonance Spectroscopy --- Free Radicals --- Radiometry --- Bone and Bones --- Food

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

The invasion of cancer cells in the body of a patient remains the most terrifying and problematic trait of cancer. Indeed, in addition to affect multiple organs, metastases are often difficult to excise, are particularly resistant to treatment and sometimes can be source of relapses. It is therefore imperative to understand the mechanisms and identify the actors involved in metastasis formation in order to find new therapies targeting this process. Non-invasive monitoring of metastatic cells in experimental models represents a valuable tool for the study of migration in vivo. Magnetic resonance imaging (MRI) is particularly well suited for this because it is characterized by a high spatial resolution and produces images of whole living organisms. However, ceil populations that are studied must first be labeled to be specifically detected from surrounding tissues. To this end, particles of iron oxide, a new class of MRI contrast agents with superparamagnetic properties, can create a major change in MRI signal precisely where the magnetically labeled ceils lie. Typically, this labeling requires first an interaction between the particle and the cell membrane and then its eventual internalization into the cell. In this work, different cell lines were labeled in vitro with iron oxide particles. The aim was to develop a cellular model that could be detectable by MRI in order to provide a tool permitting the study of mechanisms involved in metastasis formation after transplantation of a primitive tumor in mice. It has already been shown that labeling efficiency depended on several factors such as the superparamagnetic particle type (size and coating) and incubation conditions (time, concentration,...). Furthermore, although a wide variety of non-phagocytic cells can internalize nanoparticles located nearby, the ability to absorb the contrast agent remains unique to each ceil type. Labeling of tumor ceils was first evaluated qualitatively with distributions studies of various particles into the cells. Then the post-labeling analysis of intracellular iron load and the possible cytotoxicity has completed the evaluation of the effectiveness of the method. Particularly, we developed a novel approach to quantify iron oxides by electron spin resonance (ESR). This was compared with conventional methods such as spectrophotometry, fluorimetry and ICP-MS. After these experiments, optimal conditions for labeling tumor cells have been identified and validated by their visualization in mice placed in a high magnetic field MRL L’invasion de cellules cancéreuses dans le corps du malade reste l’aspect le plus terrifiant et le plus problématique de la maladie cancéreuse. En effet, en plus de l’atteinte de multiples organes, ces métastases sont souvent difficiles à exciser chirurgicalement, particulièrement résistantes aux traitements et parfois à la base de rechutes du patient. Il est donc impératif aujourd’hui de comprendre les mécanismes et d’identifier les acteurs de la métastatisation afin de trouver de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant spécifiquement ce processus. Le suivi non-invasif de cellules métastatiques dans des modèles expérimentaux représente un outil précieux pour l’étude de leur distribution in vivo. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique particulièrement bien adaptée pour l’étude des métastases puisqu’elle est caractérisée par une résolution spatiale élevée produisant des images d’organismes vivants entiers. Cependant, les populations cellulaires étudiées doivent préalablement être marquées afin d’être détectées spécifiquement par rapport au tissu environnant. Pour ce faire, des particules d’oxyde de fer, une nouvelle classe d’agents de contraste IRIvI aux propriétés superparamagnétiques, permettent de créer un important changement dans le signal IRM précisément à l’endroit où se situe la cellule marquée magnétiquement. Typiquement, ce marquage nécessite d’abord une interaction entre la particule et la membrane cellulaire et ensuite son éventuelle internalisation dans la cellule. Dans ce travail, différentes souches cellulaires tumorales ont été marquées in vitro avec des particules d’oxyde de fer. Le but était de développer un modèle détectable en TRÎvI pour l’étude ultérieure des mécanismes impliqués dans la formation de métastases après implantation d’une tumeur primaire chez la souris. Il a déjà été montré que l’efficacité du marquage dépendait de plusieurs facteurs tels que le type de particule superparamagnétique utilisé (son enrobage, sa taille) et les conditions d’incubation (temps, concentration,...). De plus, bien qu’une grande variété de cellules non-phagocytaires puisse internaliser des nanoparticules situées à proximité, la capacité à absorber l’agent de contraste reste propre à chaque type cellulaire. Le marquage de cellules tumorales a d’abord été évalué d’un point de vue qualitatif par des études de distribution de différentes particules dans les cellules. Ensuite, l’analyse post-marquage de la charge intracellulaire en fer et de l’éventuelle cytotoxicité a complété l’évaluation de l’efficacité de la méthode. En particulier, nous avons développé une approche originale de quantification des oxydes de fer par résonance paramagnétique électronique (RPE). Celle-ci a été comparée aux méthodes classiques telles que la spectrophotométrie, la fluorimétrie et l’ICP-MS. Au terme de ces expériences, les conditions optimales pour le marquage de cellules tumorales ont pu être mises en évidence et validées par leur visualisation chez la souris placée dans un appareil IRM à haut champ magnétique

Magnetic Resonance Imaging --- Neoplasm Metastasis --- Isotope Labeling --- Electron Spin Resonance Spectroscopy