Fiorenzo Vetrone

Expertises

Nanoparticules dopées aux terres rares , Bioimagerie , Conversion ascendante , Nanoparticules émettant dans le proche infrarouge , Nanothermométrie , Théranostique

Professeur
Titulaire de la Chaire de l’UNESCO sur les matériaux et les technologies pour la conversion, l’économie et le stockage de l’énergie (MATECSS)

Téléphone
514 228-6847

Télécopieur
450 929-8102

Courriel
fiorenzo.vetrone@inrs.ca

Centre Énergie Matériaux Télécommunications

1650, boulevard Lionel-Boulet
Varennes (Québec) J3X 1P7
CANADA

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Intérêts de recherche

Les intérêts de recherche du professeur Fiorenzo Vetrone se concentrent sur les nanoparticules luminescentes et leur intégration dans des nanoplateformes multifonctionnelles utilisées par des systèmes biologiques et la nanomédecine.

Son équipe de recherche concentre ses travaux sur les nanoparticules dopées aux terres rares (aussi appelées lanthanides) et l’exploitation de leurs propriétés optiques très intéressantes (conversion ascendante et émission dans le proche infrarouge) pour la détection et le traitement simultanés de maladies telles que le cancer. Plus particulièrement, elle étudie la possibilité d’exploiter les propriétés luminescentes des nanoparticules pour déclencher d’autres modalités par la photosensibilité dans les applications suivantes :

captage thermique et nanothermométrie;
conversion ascendante et bio-imagerie multiphoton et dans le proche infrarouge;
libération contrôlée de médicaments;
thérapie photodynamique;
thérapie par photothermie;
biodétection;
et plus encore.

Pour exploiter plus de fonctionnalités de ces nanoparticules, le professeur Vetrone et son équipe développent de nouveaux nanosystèmes hybrides et composites à partir d’une combinaison rationnelle de nanoparticules de terres rares avec d’autres nanomatériaux optiquement stimulés, comme les points quantiques à semi-conducteurs, les nanostructures plasmoniques, les oxydes métalliques, etc. Notre laboratoire est entièrement équipé pour la synthèse de nouvelles nanoparticules et leurs architectures, l’étude de leur photophysique fondamentale et leur intégration dans des nanoplateformes multimodales.

Son équipe

Ting Cheng

Postdoctorat

Lucas Vazquez Besteiro

Postdoctorat

Artiom Skripka

Doctorat en sciences de l’énergie et des matériaux

Miao Wang

Doctorat en sciences de l’énergie et des matériaux

Vivienne Tam

Doctorat en sciences de l’énergie et des matériaux

Peng Zou

Chercheuse invitée

Dovilė Baziulytė-Paulavičienė

Chercheur invité

Fonctions et biographie Chaires, groupes et réseaux

Fonctions et biographie

Le professeur Fiorenzo Vetrone a réalisé un doctorat en chimie de l’Université Concordia et des études postdoctorales financées par des bourses de la Royal Society (Royaume-Uni) et du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG).

Il devient, en octobre 2010, professeur adjoint de nanobiotechnologie au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS). Il accède au poste de professeur agrégé en juin 2015. Le professeur Vetrone est chargé de mettre sur pied un programme de recherche ambitieux sur les nanomatériaux et leurs applications dans les sciences de la vie et la nanomédecine. Les travaux de son équipe de recherche portent essentiellement sur la conception de nanoplateformes multifonctionnelles dont les propriétés luminescentes s’activent au contact de la lumière proche infrarouge pour, à leur tour, déclencher d’autres modalités.

Ce pionnier des nanoparticules dopées aux terres rares, dont le premier article remonte à l’an 2000, compte plus d’une centaine de publications dans les revues avec comité de lecture les plus prestigieuses et les plus respectées, comme : Journal of the American Chemical Society, Nano Letters, ACS Nano, Chemistry of Materials, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Nanoscale, Science, etc., certains parmi les plus cités selon l’ISI. Le professeur Vetrone a donné plus d’une centaine de présentations à des conférences prestigieuses, des universités et des écoles d’été dans le monde entier.

Il est également lauréat de plusieurs prix prestigieux remis par le CRSNG, l’UICPA, la Royal Society, l’ASM International, les provinces de Bénévent (Italie) et de Shandong (Chine), etc. Il a aussi été élu membre de la Global Young Academy.

(1) Regroupements stratégiques, Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies (FRQNT)

(2) Réseaux de centre d’excellence du Canada

Institut canadien pour les innovations en photonique (ICIP )/Canadian Institute for Photonic Innovations (CIPI )/

Publications

2018

[105] R. Marin, L. Labrador-Paéz, A. Skripka, P. Haro-González, A. Benayas, P. Canton, D. Jaque, F. Vetrone, Upconverting Nanoparticle to Quantum Dot Förster Resonance Energy Transfer: Increasing the Efficiency through Donor Design, ACS Photonics, DOI: 10.1021/acsphotonics.8b00112

[104] Y. Huang, A. Skripka, L. Labrador-Páez, F. Sanz-Rodríguez, P. Haro-González, D. Jaque, F. Rosei, F. Vetrone, Upconverting Nanocomposites with Combined Photothermal and Photodynamic Effects, Nanoscale, 10, 791-799 (2018)

[103] F. Yang, A. Skripka, A. Benayas, X. Dong, S. H. Hong, F. Ren, J. K. Oh, X. Liu, F. Vetrone, D. Ma, An Integrated Multifunctional Nanoplatform for Deep-Tissue Dual-Mode Imaging, Adv. Funct. Mater., 28, 1870073 (2018)

[102] R. Adhikari, K. Basu, Y. Zhou, F. Vetrone, D. Ma, S. Sun, F. Vidal, H. Zhao, F. Rosei, Heterostructured Quantum Dot Architectures for Efficient and Stable Photoelectrochemical Hydrogen Production, J. Mater. Chem. A, DOI: 10.1039/C7TA11378A

[101] P. Cortelletti, A. Skripka, C. Facciotti, M. Pedroni, G. Caputo, N. Pinna, M. Quintanilla, A. Benayas, F. Vetrone, A. Speghini, Tuning the Sensitivity of Lanthanide Activated NIR Nanothermometers in the Biological Windows, Nanoscale, 10, 2568-2576 (2018)

[100] P. Cortelletti, M. Pedroni, F. Boschi, S. Pin, P. Ghigna, P. Canton, F. Vetrone, A. Speghini, Luminescence of Eu³⁺ Activated CaF₂ and SrF₂ Nanoparticles: Effect of the Particle Size and Co-Doping with Alkaline Ions, Cryst. Growth Des., 18, 686-694 (2018)

2017

[99] F. Vetrone, F. Rosei, A Low-Loss Origami Plasmonic Waveguide, Science, 357, 452-453 (2017)

[98] S. Bhuckory, E. Hemmer, Y.-T. Wu, A. Yahia-Ammar, F. Vetrone, N. Hildebrandt, Core or Shell? Er³⁺ FRET Donors in Upconversion Nanoparticles, Eur. J. Inorg. Chem., 2017, 5186-5195 (2017)

[97] A. Skripka, A. Benayas, R. Marin, P. Canton, E. Hemmer, F. Vetrone, Double Rare-Earth Nanothermometer in Aqueous Media: Opening the Third Optical Transparency Window to Temperature Sensing, Nanoscale, 9, 3079-3085 (2017)

[96] A. Skripka, R. Marin, A. Benayas, P. Canton, E. Hemmer, F. Vetrone, Covering the Optical Spectrum Through Collective Rare-Earth Doping of NaGdF₄ Nanoparticles: 806 and 980 nm Excitation Routes, Phys. Chem. Chem. Phys., 19, 11825-11834 (2017)

[95] R. Naccache, A. Mazhorova, M. Clerici, R. Piccoli, L. K. Khorashad, A. O. Govorov, L. Razzari, F. Vetrone, R. Morandotti, Terahertz Thermometry: Combining Hyperspectral Imaging and Temperature Mapping at Terahertz Frequencies, Laser Photon. Rev., 11, 1600342C (2017)

[94] J. Zhang, Y. Huang, L. Jin, F. Rosei, F. Vetrone, J. P. Claverie, Efficient Upconverting Multiferroic Core@Shell Photocatalysts: Visible-to-Near-Infrared Photon Harvesting, ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, 8142-8150 (2017)

[93] M. Pedroni, P. Cortelletti, I. X. Cantarelli, N. Pinna, P. Canton, M. Quintanilla, F. Vetrone, A. Speghini, Colloidal Nanothermometers Based on Neodymium Doped Alkaline-Earth Fluorides in the First and Second Biological Windows, Sens. Actuator B-Chem., 250, 147-155 (2017)

[92] E. C. Ximendes, U. Rocha, B. del Rosal, A. Vaquero, F. Sanz‐Rodríguez, L. Monge, F. Ren, F. Vetrone, D. Ma, J. García‐Solé, C. Jacinto, D. Jaque, N. Fernández, In Vivo Ischemia Detection by Luminescent Nanothermometers, Adv. Healthcare Mater., 6, 1601195 (2017)

[91] T. Cheng, R. O’Rorke, R. F. Ortiz, T. Y. Yan, E. Hemmer, F. Vetrone, R. S Marks, T. W. J. Steele, Self-Assembled Photoadditives in Polyester Films Allow Stop and Go Chemical Release, Acta Biomater., 54, 186-200 (2017)

[90] P. Cortelletti, C. Facciotti, I. X. Cantarelli, P. Canton, M. Quintanilla, F. Vetrone, A. Speghini, M. Pedroni, Nd³⁺ Activated CaF₂ Nanoparticles as Colloidal Nanothermometers in the Biological Window, Opt. Mater., 68, 29-34 (2017)

[89] F. Ren, B. del Rosal, S. Y. An, F. Yang, E. Carrasco, A. Benayas, J. K. Oh, D. Jaque, Á. Juarranz de la Fuente, F. Vetrone, D. Ma, Development and Investigation of Ultrastable PbS/CdS/ZnS Quantum Dots for Near-Infrared Tumor Imaging, Part. Part. Syst. Charact., 34, 1600242 (2017)

2016

[88] G. Jalani, R. Naccache, D. H. Rosenzweig, L. Haglund, F. Vetrone, M. Cerruti, Photocleavable Hydrogel-Coated Upconverting Nanoparticles: A Multifunctional Theranostic Platform for NIR Imaging and On-Demand Macromolecular Delivery, J. Am. Chem. Soc., 138, 1078-1083 (2016)

[87] E. Hemmer, A. Benayas, F. Légaré, F. Vetrone, Exploiting the Biological Windows: Current Perspectives on Fluorescent Bioprobes Emitting Above 1000 nm, Nanoscale Horiz., 1, 168-184 (2016)

[86] M. Quintanilla, A. Benayas, R. Naccache, F. Vetrone, Luminescence Nanothermometry with Lanthanide-Doped Nanoparticles, In Royal Society of Chemistry (RSC) Nanoscience & Nanotechnology Series, Thermometry at the Nanoscale, Edited by L. D. Carlos, F. Palacio, Chapter 5, pp. 124-166 (2016)

[85] B. del Rosal, E. Carrasco, F. Ren, A. Benayas, F. Vetrone, F. Sanz-Rodríguez, D. Ma, Á. Juarranz, D. Jaque, Infrared-Emitting QDs for Thermal Therapy with Real-Time Subcutaneous Temperature Feedback, Adv. Funct. Mater., 26, 6060-6068 (2016)

[84] F. Ren, S. A. Lindley, H. Zhao, L. Tan, B. A. Gonfa, Y.-C. Pu, F. Yang, X. Liu, F. Vidal, J. Z. Zhang, F. Vetrone, D. Ma, Towards Understanding the Unusual Photoluminescence Intensity Variation of Ultrasmall Colloidal PbS Quantum Dots with the Formation of a Thin CdS Shell, Phys. Chem. Chem. Phys., 18, 31828-31835 (2016)

[83] Y. Huang, E. Hemmer, F. Rosei, F. Vetrone, Multifunctional Liposome Nanocarriers Combining Upconverting Nanoparticles and Anticancer Drugs, J. Phys. Chem. B, 120, 4992-5001 (2016)

[82] E. Hemmer, F. Vetrone, Nanothermometry using Upconverting Nanoparticles, In Upconverting Nanomaterials: Perspectives, Synthesis, and Applications, Edited by C. Altavilla, CRC Press, Chapter 11, pp. 319-358 (2016)

[81] K. Basu, D. Benetti, H. Zhao, L. Jin, F. Vetrone, A. Vomiero, F. Rosei, Enhanced Photovoltaic Properties in Dye Sensitized Solar Cells by Surface Treatment of SnO₂ Photoanodes, Sci. Rep., 6, 23312 (2016)

[80] J. G. Jesu Raj, M. Quintanilla, F. Vetrone, Near-Infrared Triggered Generation of Reactive Oxygen Species from Upconverting Nanoparticles Decorated with an Organoiridium Complex, J. Mater. Chem. B, 4, 3113-3120 (2016)

2015

[79] A. Benayas, F. Ren, E. Carrasco, V. Marzal, B. del Rosal, B. A. Gonfa, Á. Juarranz, F. Sanz-Rodríguez, D. Jaque, J. García-Solé, D. Ma, F. Vetrone, PbS/CdS/ZnS Quantum Dots: A Multifunctional Platform for In Vivo Near‐Infrared Low‐Dose Fluorescence Imaging, Adv. Funct. Mater., 25, 6650-6659 (2015)

[78] S. Rohani, M. Quintanilla, S. Tuccio, F. De Angelis, E. Cantelar, A. O. Govorov, L. Razzari, F. Vetrone, Enhanced Luminescence, Collective Heating, and Nanothermometry in an Ensemble System Composed of Lanthanide‐Doped Upconverting Nanoparticles and Gold Nanorods, Adv. Opt. Mater., 3, 1606-1613 (2015)

[77] Y. Huang, F. Rosei, F. Vetrone, A Single Multifunctional Nanoplatform Based on Upconversion Luminescence and Gold Nanorods, Nanoscale, 7, 5178-5185 (2015)

[76] J. G. Jesu Raj, M. Quintanilla, K. A Mahmoud, A. Ng, F. Vetrone, M. Zourob, Sensitive Detection of ssDNA Using an LRET-Based Upconverting Nanohybrid Material, ACS Appl. Mater. Interfaces, 7, 18257–18265 (2015)

[75] E. N. Cerón, D. H Ortgies, B. del Rosal, F. Ren, A. Benayas, F. Vetrone, D. Ma, F. Sanz‐Rodríguez, J. García Solé, D. Jaque, E. Martín Rodríguez, Hybrid Nanostructures for High‐Sensitivity Luminescence Nanothermometry in the Second Biological Window, Adv. Mater., 27, 4781-4787 (2015)

[74] M. Quintanilla, I. X. Cantarelli, M. Pedroni, A. Speghini, F. Vetrone, Intense Ultraviolet Upconversion in Water Dispersible SrF₂:Tm³⁺, Yb³⁺ Nanoparticles: The Effect of the Environment on Light Emissions, J. Mater. Chem. C, 3, 3108-3113 (2015)

[73] Z. Xu, M. Quintanilla, F. Vetrone, A. O. Govorov, M. Chaker, D. Ma, Harvesting Lost Photons: Plasmon and Upconversion Enhanced Broadband Photocatalytic Activity in Core@Shell Microspheres Based on Lanthanide‐Doped NaYF₄, TiO₂, and Au, Adv. Funct. Mater., 25, 2950-2960 (2015)

[72] A. Benayas, B. del Rosal, A. Pérez-Delgado, K. Santacruz-Gómez, D. Jaque, G. A.Hirata, F. Vetrone, Nd:YAG Near-Infrared Luminescent Nanothermometers, Adv. Opt. Mater., 3, 687-694 (2015)

[71] G. Jalani, D. H. Rosenzweig, G. Makhoul, S. Abdalla, R. Cecere, F. Vetrone, L. Haglund, Ma. Cerruti, Tough, In‐Situ Thermogelling, Injectable Hydrogels for Biomedical Applications, Macromol. Biosci., 15, 473-480 (2015)

[70] S. Rohani, M. Quintanilla, R. Naccache, R. Morandotti, L. Razzari, F. Vetrone, Upconversion Enhancement in Lanthanide-Doped Nanoparticles by Means of Nanoplasmonics, In Springer Encyclopedia of Nanotechnology, Section on Nanoplasmonics, Edited by B. Bhushan, pp. 1-12 (2015)

[69] I. Villa, A. Vedda, I. X. Cantarelli, M. Pedroni, F. Piccinelli, M. Bettinelli, A. Speghini, M. Quintanilla, F. Vetrone, U. Rocha, C. Jacinto, E. Carrasco, F. Sanz Rodríguez, Á. Juarranz, B. Del Rosal, D. H Ortgies, P. H. Gonzalez, J. García Solé, D. Jaque García, 1.3 μm Emitting SrF₂:Nd³⁺ Nanoparticles for High Contrast In Vivo Imaging in the Second Biological Window, 8, 649-665 (2015)

[68] F. Venne, M. Quintanilla, F. Quenneville, D. Işik, B. Baloukas, F. Vetrone, C. Santato, Towards Near-Infrared Photosensitization of Tungsten Trioxide Nanostructured Films by Upconverting Nanoparticles, RSC Adv., 5, 81875-81880 (2015)

[67] G. Jalani, R. Naccache, D. H. Rosenzweig, S. Lerouge, L. Haglund, F. Vetrone, M. Cerruti, Real-Time, Non-Invasive Monitoring of Hydrogel Degradation Using LiYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺ NIR-to-NIR Upconverting Nanoparticles, Nanoscale, 7, 11255-11262 (2015)

[66] T. Cheng, R. F. Ortiz, K. Vedantham, R. Naccache, F. Vetrone, R. S. Marks, T. W. J. Steele, Tunable Chemical Release from Polyester Thin Film by Photocatalytic Zinc Oxide and Doped LiYF₄ Upconverting Nanoparticles, Biomacromolecules, 16, 364-373 (2015)

[65] E. Hemmer, M. Quintanilla, F. Légaré, F. Vetrone, Temperature-Induced Energy Transfer in Dye-Conjugated Upconverting Nanoparticles: A New Candidate for Nanothermometry, Chem. Mater., 27, 235–244 (2015)

2014

[64] E. Hemmer, F. Vetrone, K. Soga, Lanthanide-Based Nanostructures for Optical Bioimaging: Small Particles with Large Promise, MRS Bulletin, 39, 960-964 (2014)

[63] M. Quintanilla, F. Ren, D. Ma, F. Vetrone, Light Management in Upconverting Nanoparticles: Ultrasmall Core/Shell Architectures to Tune the Emission Color, ACS Photonics, 1, 662-669 (2014)

2013

[62] F. Ren, H. Zhao, F. Vetrone, D. Ma, Microwave-Assisted Cation Exchange Toward Synthesis of Near-Infrared Emitting PbS/CdS Core/Shell Quantum Dots with Significantly Improved Quantum Yields Through a Uniform Growth Path, Nanoscale, 5, 7800-7804

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