Description D'espèces de Prénucléation Par Rmn - Paris, France - Sorbonne Université SIM (Sciences, Ingénierie, Médecine)

Sorbonne Université SIM (Sciences, Ingénierie, Médecine)

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Paris, France

il y a 3 semaines

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Sophie Dupont

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Description

**Description d'espèces de prénucléation par RMN en temps résolu // Description of prenucleation species by time resolved NMR**:

- Réf
- **ABG-111568**

**ADUM-46899**
- Sujet de Thèse- 01/03/2023- Contrat doctoral- Sorbonne Université SIM (Sciences, Ingénierie, Médecine)- Lieu de travail- Paris - France- Intitulé du sujet- Description d'espèces de prénucléation par RMN en temps résolu // Description of prenucleation species by time resolved NMR- Mots clés- Phosphates de calcium, RMN à l'état solide, Mécanismes de nucléation, Cristallisation, Biominéralisation
- Calcium phosphates, Solid-state NMR, Nucleation mecchanism, Crystallization, Biomineralization**Description du sujet**:

- Ce sujet de thèse propose d'étudier les phénomènes de nucléation et de cristallisation non-classiques par des approches de RMN basse température en temps résolu. Les phénomènes de nucléation et de cristallisation non-classiques s'opposent à la théorie classique de la nucléation dans le sens où ils font intervenir des espèces transitoires dont la structure est très peu connue et dont la transformation conduit au cristal final. Ces espèces transitoires sont sous forme (méta)stable en solution avant la nucléation (clusters de pré-nucléation) ou de solide après la nucléation (amorphe, nanoparticules ) dont l'agrégation et la cristallisation sont contrôlées.
- Il a été montré que les phosphates de calcium dont l'hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2, la phase majoritaire des os et des dents, suivent des mécanismes de nucléation et de cristallisation non-classiques complexes pour lesquels la structure et la dynamique des espèces intermédiaires, les clusters de pré-nucléation en particulier, sont très mal connues en raison de plusieurs facteurs : ils sont de taille nanométrique, de durée de vie courte (quelques ms parfois) et en faible concentration (quelques mM dans le cas de conditions physiologiques). Or mieux les décrire permettrait de mieux comprendre la formation des os et des dents.
- Ce projet s'appuie sur une solide expertise de notre groupe dans le domaine de la biominéralisation osseuse et des analogues de synthèse de l'apatite osseuse et sur un appareillage unique au monde qui permet de cryo-fixer des mélanges de solutions après un temps contrôlé (jusqu'à la dizaine de ms). Les mécanismes réactionnels rapide sont alors stoppés et les espèces intermédiaires piégées dans une matrice de glace vitreuse. Ces derniers peuvent être alors étudiés par RMN structurale haute résolution. Nos résultats préliminaires montrent l'existence en solution d'un triphoshate de calcium stable dans des conditions physiologiques et qui pourrait être le précurseur de l'hydroxyapatite biogénique.
This PhD project proposes to study the phenomena of non-classical nucleation and crystallisation using low temperature time-resolved NMR approaches. Non-classical nucleation and crystallisation phenomena are opposed to classical nucleation theory in the way they involve transient species whose structure is poorly understood and whose transformation leads to the final crystal. These transient species are in (meta)stable entities in solution before nucleation (pre-nucleation clusters) or under a solid form after nucleation (amorphous, nanoparticles...) for which aggregation and crystallisation are controlled.
- It has been shown that calcium phosphates, including hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2, the main phase of bones and teeth, follow complex non-classical nucleation and crystallisation mechanisms for which the structure and dynamics of intermediate species, pre-nucleation clusters in particular, are very poorly described due to their nanometric in size, their short life-time (sometimes few ms) and their low concentration (a few mM in the case of physiological conditions). A better description of them would allow a better understanding of bones and teeth formation.
- This project is based on our group's solid expertise in the field of bone biomineralisation and synthetic analogues of bone apatite as well on a unique apparatus that allows the cryo-fixation of solution mixtures in a time-resolved manner (up to ten ms). The rapid reaction mechanisms are then stopped and the intermediate species trapped in a glassy ice matrix. The latter can then be studied by high resolution structural NMR at low temperature. Our preliminary results show the existence in solution of a calcium triphoshate that is stable under physiological conditions and could be the precursor of biogenic hydroxyapatite.
Début de la thèse : 01/10/2023-
**Nature du financement**:

- Contrat doctoral**Précisions sur le financement**:

- Concours pour un contrat doctoral - SU**Présentation établissement et labo d'accueil**:

- Sorbonne Université SIM (Sciences, Ingénierie, Médecine)**Etablissement délivrant le doctorat**:

- Sorbonne Université SIM (Sciences, Ingénierie, Médecine)**Ecole d