Personne :
Fontaine, Nicolas

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Nom de famille
Fontaine
Prénom
Nicolas
Affiliation
Université Laval. Département de chimie
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ncf13704711
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Résultats de recherche

Voici les éléments 1 - 5 sur 5
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    Pushing the limits of surface-enhanced raman spectroscopy (SERS) with deep learning : identification of multiple species with closely related molecular structures
    (Society for Applied Spectroscopy, 2022-01-26) Boudreau, Denis; Fillion, Daniel; Fontaine, Nicolas; Fortin, Hubert; Lebrun, Alexis; Barbier, Olivier
    Raman spectroscopy is a non-destructive and label-free molecular identification technique capable of producing highly specific spectra with various bands correlated to molecular structure. Moreover, the enhanced detection sensitivity offered by Surface-Enhanced Raman spectroscopy (SERS) allows analyzing mixtures of related chemical species in a relatively short measurement time. Combining SERS with deep learning algorithms allows in some cases to increase detection and classification capabilities even further. The present study evaluates the potential of applying deep learning algorithms to SERS spectroscopy to differentiate and classify different species of bile acids, a large family of molecules with low Raman cross sections and molecular structures that often differ by a single hydroxyl group. Moreover, the study of these molecules is of interest for the medical community since they have distinct pathological roles and are currently viewed as potential markers of gut microbiome imbalances. A Convolutional Neural Network (CNN) model was developed and used to classify SERS spectra from five bile acid species. The model succeeded in identifying the five analytes despite very similar molecular structures and was found to be reliable even at low analyte concentrations.
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    Thinking outside the shell : novel sensors designed from plasmon-enhanced fluorescent concentric nanoparticles
    (Cambridge Royal Society of Chemistry, 2020-08-20) Asselin, Jérémie; Picard-Lafond, Audrey; Boudreau, Denis; Fontaine, Nicolas
    The alteration of photophysical properties of fluorophores in the vicinity of a metallic nanostructure, a phenomenon termed plasmon- or metal-enhanced fluorescence (MEF), has been investigated extensively and used in a variety of proof-of-concept demonstrations over the years. A particularly active area of development in this regard has been the design of nanostructures where fluorophore and metallic core are held in a stable geometry that imparts improved luminosity and photostability to a plethora of organic fluorophores. This minireview presents an overview of MEF-based concentric core–shell sensors developed in the past few years. These architectures expand the range of applications of nanoparticles (NPs) beyond the uses possible with fluorescent molecules. Design aspects that are being described include the influence of the nanocomposite structure on MEF, notably the dependence of fluorescence intensity and lifetime on the distance to the plasmonic core. The chemical composition of nanocomposites as a design feature is also discussed, taking as an example the use of non-noble plasmonic metals such as indium as core materials to enhance multiple fluorophores throughout the UV-Vis range and tune the sensitivity of halide-sensing fluorophores operating on the principle of collisional quenching. Finally, the paper describes how various solid substrates can be functionalized with MEF-based nanosensors to bestow them with intense and photostable pH-sensitive properties for use in fields such as medical therapy and diagnostics, dentistry, biochemistry and microfluidics.
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    Développement de nanosondes ultraluminescentes pour la détection de métabolites du microbiote intestinal
    (2022) Fontaine, Nicolas; Boudreau, Denis; Marette, André.
    Une augmentation de la prévalence des maladies cardiométaboliques (CMD) et mentales est observée au sein des populations autochtones du Nord du Canada. Le passage d'une alimentation traditionnelle à une diète de type occidental pourrait être responsable d'une déstabilisation du microbiote intestinal, un ensemble de microorganismes participants à des processus physiologiques clé incluant la régulation du système immunitaire. Le suivi de l'évolution de biomarqueurs du tractus gastrointestinal en temps réel et de manière longitudinale permettrait de supporter l'élucidation des liens entre les habitudes alimentaires de l'hôte et sa diète. Cependant, cela est entravé par les méthodes d'analyse classiques relativement longues qui reposent sur le prélèvement d'échantillons sanguins ou de fèces, acheminés ensuite vers des laboratoires spécialisés. L'objectif général de ce projet consiste à développer une sonde permettant l'analyse des processus microbiens du tractus gastrointestinal en temps réel en se basant sur l'utilisation d'une fibre optique fonctionnalisée avec des nanoparticules fluorescentes. Dans le cadre de ce projet de thèse, nous avons démontré la possibilité d'utiliser l'agrégation de fluorophores avec des nanoparticules plasmoniques pour la détection d'acides lysophosphatidiques (LPA), des métabolites d'intérêt étant donné leur implication dans de nombreux processus, incluant la signalisation cellulaire, et dont une dysbiose est reliée à certains cancers. Tout d'abord, des sondes possédant une portion styrylpyridinium à titre de tête fluorescente ont été synthétisées afin d'optimiser l'interaction complémentaire avec les LPA tout en permettant leur immobilisation sur des particules plasmoniques. Une architecture cœur-coquille a été produite en combinant la croissance de germes pour l'obtention de particules d'argent, suivie d'un procédé Stöber modifié pour y déposer une fine coquille de silice d'épaisseur contrôlée. Leur fonctionnalisation avec les sondes moléculaires a été réalisée par l'utilisation de silanes afin de leur conférer une exaltation de fluorescence en plus d'une meilleure photostabilité. Dans le cas des sondes moléculaires, l'ajout de LPA cause une extinction de fluorescence pour de faibles concentrations d'analyte, mais une augmentation subséquente du signal pour des quantités plus élevées. Des analyses mécanistiques, incluant le titrage à calorimétrie isotherme de même que des analyses de temps de vie de fluorescence, ont permis d'investiguer le mécanisme de détection, en particulier la formation d'excimères. Dans le cas des suspensions colloïdales, c'est plutôt une amplification de signal qui est obtenue. Une caractérisation par suivi de nanoparticules a montré une agrégation des particules lors de l'ajout de LPA, indiquant une contribution potentielle du couplage plasmonique sur la tendance obtenue. Les perspectives du projet sont surtout reliées à l'immobilisation des particules fluorescentes sur une lamelle de microscopie ou même l'extrémité d'une fibre optique à titre de cathéter afin d'étudier l'impact de ce confinement sur les performances analytiques. La méthode d'analyse sera ensuite validée dans le but d'obtenir les concentrations métaboliques résolues spatialement et dans le temps.
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    Acting as a molecular tailor : dye structural modifications for improved sensitivity towards lysophosphatidic acids sensing
    (American Chemiscal Society, 2022-12-28) Fontaine, Nicolas; Harter, Lara; Marette, André.; Boudreau, Denis
    Lysophosphatidic acids (LPA) are key biomarkers for several physiological processes, the monitoring of which can provide insights into the host’s health. Common lab-based techniques for their detection are cumbersome, expensive and necessitate specialized personnel to operate. LPA-sensitive fluorescent probes have been described, albeit for non-aqueous conditions, which impedes their use in biological matrices. In this paper, we explore in detail the influence of structure on the extent of aggregation-induced fluorescence quenching using specially synthesized styrylpyridinium dyes bearing structural adaptations to bestow them enhanced affinity towards LPA in aqueous media. Spectroscopic investigations supported by time-resolved fluorimetry revealed the contribution of excimer formation to the fluorescence quenching mechanism displayed by the fluorescent probes. Experimental observations of the influence of structure on detection sensitivity were supported by DFT calculations.
  • Publication
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    A ratiometric nanoarchitecture for the simultaneous detection of pH and halide ions using UV plasmon-enhanced fluorescence
    (Royal Society of Chemistry, 2016-12-15) Asselin, Jérémie; Boudreau, Denis; Fontaine, Nicolas; Lambert, Marie-Pier
    In this work, we designed a ratiometric core–shell nanoarchitecture composed of an indium UV plasmonic core, an internal reference (rhodamine B), a pH-sensitive probe (fluorescein), and a halide ion sensor (6-methoxyquinolinium). Immobilizing the fluorophores in distinct silica layers at precise distances from the core modulates the plasmon coupling and tunes the linear concentration range of halide ion detection.