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Modélisation Monte Carlo / GEANT4-DNA de la chimie radicalaire dans l'eau : nanodosimétrie
Monte Carlo Simulation with GEANT4-DNA of radiation chemistry in water : nanodosimetry concept

Spécialité

Chimie-physique

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

30-04-2019

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

BALDACCHINO Gerard
+33 1 69 08 57 02

Résumé/Summary

Le stage a pour objet la dosimétrie à l'échelle de la chimie radicalaire déclenchée par une particule de haute énergie (type photon gamma, electron, proton, ion carbone...), c'est à dire à l'échelle du nano-micromètre. Le logiciel GEANT4-DNA permet de simuler sur une échelle de temps allant de la picoseconde jusqu'à la microseconde ,les évènements physiques (ionisation, excitation) et chimiques (système de reactions). Dans le projet ESPRIT, la détermination de la dose à temps court est primodiale en radiobiologie. Son devenir dans la formation d'espèces chimiques radicalaires et moléculaires sera comparé à des mesures faites sur le laser UHI du laboratoire LIDYL.

Sujet détaillé/Full description

Le stage a pour objet la dosimétrie à l'échelle de la chimie radicalaire déclenchée par une particule de haute énergie (type photon gamma, electron, proton, ion carbone...), c'est à dire à l'échelle nano-micromètre. Le logiciel GEANT4-DNA permet de simuler sur une échelle de temps allant de la picoseconde jusqu'à la microseconde ,les évènements physiques (ionisation, excitation) et chimiques (système de reactions). Dans le projet ESPRIT, la détermination de la dose à temps court est primodiale pour son utilisation en radiobiologie et hadronthérapie. Son devenir dans la formation d'espèces chimiques radicalaires et moléculaires sera comparé à des mesures faites sur le laser UHI du laboratoire LIDYL.
Le stagiaire prendra en main le logiciel GEANT4-DNA sur une station de calcul à sa disposition. Les cibles virtuelles seront progressivement complexes, allant de l'eau à la nanoparticule d'or de différentes tailles. Les rayonnements seront aussi variables selon un plan de travail à discuter pour tester l'influence du TEL et de l'énergie de la particule. Puis, la chimie qui est dans GEANT4-DNA, uniquement tournée vers l'eau, inclura de nouvelles molécules pour mimer la réactivité des molécules sonde fluorescentes utilisées dans les expériences de dosimétrie chimique.
Le stagiaire pourra participer à l'une de ses expériences sur le laser UHI du Laboratoire LIDYL.
Un rapport détaillé sera demandé et une participation à l'écriture d'un article aussi.

Mots clés/Keywords

chimie radicalaire, interaction rayonnement matière, haute énergie, nanoparticule

Compétences/Skills

Chimie des solutions, spectroscopie d'absorption, fluorescence Environnement Linux ou Windows virtual machine (VMware) Langage C++

Logiciels

Environnement Linux ou Windows virtual machine (VMware) Langage C++
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Utilisation de sondes fluorescentes dans les nouvelles modalités d'irradiation en hadronthérapie
Using fluorescent probes in new modalities of irradiation in hadrontherapy

Spécialité

CHIMIE

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

30-04-2019

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

BALDACCHINO Gerard
+33 1 69 08 57 02 / 67 43

Résumé/Summary

Dans le cadre du projet NanoTheRad (IRS Paris-Saclay, phase 2) multipartenaire, l'utilisation des molecules sondes fluorescentes sont au coeur des processus permettant d'améliorer et de personaliser les traitements radiothérapeutiques. Le stage doit permettre d'éclairer les processus chimiques sur 3 modalités ciblées : les débits de dose extremes, l'utilisation de nanoparticules de diamant et l'irradiation alpha.
In the frame of NanoTheRad multipartner projet (IRS Paris-Saclay, phase 2) the use of molecular fluorescent probes are in the core of processus allowing the improving and personalizing of hadrontherapy cancer treatments. This intern should allow the clarification of chemical processes under 3 different modalities of irradiation : extreme dose rates, the use of nanoparticles of diamond and alpha particles.

Sujet détaillé/Full description

Dans le cadre du projet NanoTheRad (IRS Paris-Saclay, phase 2) multipartenaire, l'utilisation des molecules sondes fluorescentes sont au coeur des processus permettant d'améliorer et de personaliser les traitements radiothérapeutiques des cancers.
Le stage doit permettre d'éclairer les processus chimiques sur 3 modalités ciblées : les débits de dose extremes, l'utilisation de nanoparticules de diamant et les irradiations alpha et par jet de plasma froid. Ces modalités seront abordées avec plusieurs partenaires de l'Université Paris Saclay.
Les mécanismes chimiques des sondes ADHP et Résazurine sont connues pour capter efficacement les radicaux OH et electron hydrate, mais aussi permettent de doser H2O2. Les determinations des rendements de ces espèces dans plusieurs cas d'irradiation parmi les modalités précédemment citées devront guider les protocoles pour de futures recherches translationnelles.
Après une bibliographie poussée à la fois sur les sources précitées et leurs effets, les experiences de détermination des rendements seront menées sur chaque plateforme dédiée. Un benchmark sur les méthodes sera alors établi.
In the frame of NanoTheRad multipartner projet (IRS Paris-Saclay, phase 2) the use of molecular fluorescent probes are in the core of processus allowing the improving and personalizing of hadrontherapy cancer treatments.
This internship should allow the clarification of chemical processes under 3 different modalities of irradiation : extreme dose rates, the use of nanoparticles of diamond and irradiation by alpha particles and cold plasma jet. These modalities will be approached with several partnership in University Paris Saclay.
Chemical mecanisms of fluorescent probes such ADHP and Resazurin are known for scavenging efficiently OH and hydrated electron but also hydrogen peroxide. The yield determinations of these species under several type of irradiation among those previously cited will guide future protocoles of a translational research to clinical applications.
After a deep bibliographic work about irradiation source effects the student will perform experiment to determine yield of transient species by using several platforms in Paris Saclay. A method benchmark will be then proposed.

Mots clés/Keywords

Chimie sous rayonnement, spectroscopie de fluorescence et d'absorption UV Visible
Radiation chemistry, fluorescence and absorption spectroscopies

Compétences/Skills

Spectroscopie UV visible Spectroscopie de fluorescence
UV visible absorption spectroscopy Fluorescence spectroscopy

Logiciels

Windows, office
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