Conception d'un biocapteur basé sur la photoluminescence du GAAS (001) pour la détection de micro-organismes PDF Download
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Author: Valérie Duplan Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 135
Book Description
Pendant que la menace potentielle du bioterrorisme augmente, il y a grand besoin d'un outil qui peut détecter les agents biologiques contaminants dans l'environnement de façon rapide, fiable et précise. Par contre, les méthodes traditionnelles utilisées nécessitent l'utilisation de laboratoires d'analyse sophistiquée, souvent dans des installations centralisées, ce qui demande un capital considérable et une main-d'oeuvre hautement qualifiée. Il est possible de développé des dispositifs basés sur les biocapteurs à faible coût et très efficace à la détection d'agents biologiques. De plus, ils peuvent être utilisés dans d'autres domaines, au jour le jour, tel pour la surveillance de contaminants dans les produits comestibles. Dans le but de résoudre ce problème, une nouvelle approche pour la fabrication d'un biocapteur optique a été développée. Celui-ci serait capable de détecter, de façon directe, des micro-organismes qui seraient immobilisés à sa surface plus rapidement et plus aisément qu'avec les méthodes conventionnelles. En effet, les expériences présentées visent la fabrication d'un biocapteur suite à la déposition de molécules biochimiques sur une hétérostructure de GaAs/ALGaAs. Le biocapteur ainsi produit tire parti de la photoluminescence émise par ce semi-conducteur quantique III-V pour la détection de microorganismes immobilisés spécifiquement et négativement chargés. La présente recherche est basée sur des techniques novatrices de biocapteurs pour lesquelles il existe peu de littérature. Les travaux expérimentaux et les explications théoriques se révèlent ainsi de nature très exploratoires. Les résultats préliminaires obtenus ont d'ailleurs été similaires aux prédictions initiales. De plus, les détails théoriques et explications physiques permettent de comprendre l'origine des résultats obtenus et d'établir, de manière convaincante, les procédures à suivre pour une architecture optimale. Je rapporte ainsi l'étude de la bio-fonctionnalisation du GaAs (001) visant l'immobilisation d'anticorps polyclonaux selon deux architectures différentes. De plus, les architectures proposées ont leurs régions actives ouvertes à l'environnement, pour permettre des mesures en continues et, en plus d'être des systèmes offrant la possibilité de multiplexage, offrent un potentiel de mesures en parallèle, pour un grand nombre de mesures en simultanées. Les résultats obtenus démontrent l'immobilisation réussie ainsi que la détection effectuée du virus de l' influenza A et des bactéries Escherichia coli et Legionella pneumophila respectivement. Enfin, les avantages et les limites de chaque architecture ont ensuite été détaillés.
Author: Valérie Duplan Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 135
Book Description
Pendant que la menace potentielle du bioterrorisme augmente, il y a grand besoin d'un outil qui peut détecter les agents biologiques contaminants dans l'environnement de façon rapide, fiable et précise. Par contre, les méthodes traditionnelles utilisées nécessitent l'utilisation de laboratoires d'analyse sophistiquée, souvent dans des installations centralisées, ce qui demande un capital considérable et une main-d'oeuvre hautement qualifiée. Il est possible de développé des dispositifs basés sur les biocapteurs à faible coût et très efficace à la détection d'agents biologiques. De plus, ils peuvent être utilisés dans d'autres domaines, au jour le jour, tel pour la surveillance de contaminants dans les produits comestibles. Dans le but de résoudre ce problème, une nouvelle approche pour la fabrication d'un biocapteur optique a été développée. Celui-ci serait capable de détecter, de façon directe, des micro-organismes qui seraient immobilisés à sa surface plus rapidement et plus aisément qu'avec les méthodes conventionnelles. En effet, les expériences présentées visent la fabrication d'un biocapteur suite à la déposition de molécules biochimiques sur une hétérostructure de GaAs/ALGaAs. Le biocapteur ainsi produit tire parti de la photoluminescence émise par ce semi-conducteur quantique III-V pour la détection de microorganismes immobilisés spécifiquement et négativement chargés. La présente recherche est basée sur des techniques novatrices de biocapteurs pour lesquelles il existe peu de littérature. Les travaux expérimentaux et les explications théoriques se révèlent ainsi de nature très exploratoires. Les résultats préliminaires obtenus ont d'ailleurs été similaires aux prédictions initiales. De plus, les détails théoriques et explications physiques permettent de comprendre l'origine des résultats obtenus et d'établir, de manière convaincante, les procédures à suivre pour une architecture optimale. Je rapporte ainsi l'étude de la bio-fonctionnalisation du GaAs (001) visant l'immobilisation d'anticorps polyclonaux selon deux architectures différentes. De plus, les architectures proposées ont leurs régions actives ouvertes à l'environnement, pour permettre des mesures en continues et, en plus d'être des systèmes offrant la possibilité de multiplexage, offrent un potentiel de mesures en parallèle, pour un grand nombre de mesures en simultanées. Les résultats obtenus démontrent l'immobilisation réussie ainsi que la détection effectuée du virus de l' influenza A et des bactéries Escherichia coli et Legionella pneumophila respectivement. Enfin, les avantages et les limites de chaque architecture ont ensuite été détaillés.
Author: Vivien Lacour Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 255
Book Description
Cette thèse porte sur l'élaboration d'un biocapteur, à bas coût, pour la détection de pathogènes dans les secteurs de l'agroalimentaire et de l'environnement. Le modèle visé est la bactérie Escherichia coli, dont les souches pathogènes sont responsables, chaque année, de plusieurs crises sanitaires. L'utilisation de biocapteurs pour une détection rapide, sensible et sélective de pathogènes répond ainsi aux inquiétudes quant aux risques d'infection pour la population. Le capteur est constitué d'une fine membrane en arsénieure de gallium (GaAs) vibrant sur des modes de cisaillement d'épaisseur générés par champ électrique latéral via ses propriétés piézoélectriques. Nous montrons dans ce travail que la GaAs offre des possibilités de microfabrication, de biofonctionnalisation et de régénération intéressantes pour la conception d'un dispositif à bas coût. Nous avons mis en parallèle deux méthodes d'usinage de membranes minces : par voie chimique et par plasma, avec pour objectif, l'obtention de structures planes et lisse. Nous nous sommes intéressés à la réalisation d'une interface de bioreconnaissance. La caractérisation de celle-ci, par les techniques de spectroscope infrarouge à transformée de Fourier, nous a fait progresser sur a compréhension du phénomène d'auto-assemblage de molécules sur GaAs et nous a permis de développer des interfaces à haute densité. Nous avons étudié sa régénération et la photo-oxydation par UV a démontré un fort potentiel pour des applications de capteurs réutilisables. Enfin à travers des caractérisations électriques du transducteur, nous avons mis en avant l'impact de différents paramètres de l'environnement sur la réponse du dispositif.
Author: Sandie de Bonnault Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Malgré le nombre croissant de capteurs dans les domaines de la chimie et la biologie, de nombreuses réactions n'ont pas encore été correctement identifiées et étudiées. C'est entre autres le cas des interactions intermoléculaires à l'interface liquide/solide trouvées dans les chimies de surface utilisées pour les méthodes de diagnostics médicaux et l'identification de divers processus biologiques. Afin de correctement comprendre les mécanismes en jeux, il est important de pouvoir croiser différentes méthodes de détection pour obtenir des informations complémentaires.MuLe principal objectif de cette étude est de dimensionner, fabriquer et caractériser un détecteur optique intégré sur verre basé sur la résonance plasmonique de surface, destiné à terme à être combiné avec d'autres techniques de détection. La résonance plasmonique de surface est une technique reconnue pour sa sensibilité adaptée à la détection de surface, qui a l'avantage d'être sans marquage et permet de fournir un suivi en temps réel de la cinétique d'une réaction. L'avantage principal de ce capteur est qu'il a été dimensionné pour une large gamme d'indice de réfraction de l'analyte, allant de 1,33 à 1,48. Ces valeurs correspondent à la plupart des entités biologiques associées à leurs couches d'accroche, particulièrement les matrices de polymères. Ces matrices sont de plus en plus utilisées non seulement pour leur capacité à augmenter la densité d'analytes présents à la surface du capteur, mais aussi pour leurs propriétés favorisant l'adsorption spécifique et leur utilisation comme élément actif de reconnaissance biologique.Étant donné que beaucoup d'études biologiques nécessitent la comparaison de la mesure à une référence ou à une autre mesure, le second objectif du projet est d'étudier le potentiel du système SPR intégré sur verre pour la détection multianalyte.MuLes trois premiers chapitres se concentrent sur l'objectif principal du projet. Le dimensionnement du dispositif suivant un cahier des charges préétabli est présenté, ainsi que les outils de simulation. Le procédé de fabrication de la puce optique sur verre est ensuite décrit, ainsi que les instruments et protocoles de caractérisation. Une comparaison est faite entre les simulations et les résultats expérimentaux, et les performances des outils numériques ainsi que celles du dispositif sont évaluées.Le dernier chapitre de la thèse présente l'étude de plusieurs techniques de multiplexage spectral adaptées à un système SPR intégré, exploitant en particulier la technologie sur verre. L'objectif est de fournir au moins deux détections simultanées. Dans ce cadre, plusieurs solutions sont proposées et les dispositifs associés sont dimensionnés, fabriqués et testés.
Book Description
Cette thèse porte sur la modification d'électrodes par des polymères électrogénérés, capables d'immobiliser une biomolécule et/ou de fournir des propriétés de transduction électrochimique afin d'élaborer des biocapteurs à ADN faisant intervenir différents types d'interactions : ADN/protéine de réparation, hybridation et aptamère/molécule cible.Dans un premier temps, nous avons immobilisé la protéine Formamidopyrimidine ADN Glycosylase (Fpg) de D. radiodurans portant un tag histidine sur un film de poly-(pyrrole-NTA) via l'interaction NTA/Cu2+/Histidine. Dans le but d'étudier, par spectroscopie d'impédance électrochimique et SPR, l'interaction de cette protéine avec un duplex d'ADN sans lésions et un duplex d'ADN portant une lésion -oxo-guanine (8-oxo-G), car la Fpg est une protéine impliquée dans la réparation de l'ADN lorsque celui-ci comporte un site 8 (8-oxo-G).Dans un second temps, nous avons élaboré un biocapteur photoélectrochimique à partir d'un complexe multifonctionnel, (Ru(bpy-pyrrole)2(dppn)]2+) (bpy-pyrrole=4-méthyl-4'-butylpyrrole-2,2'-bipyridine, dppn=benzo[i]dipyrido-[3,2-a:2'.3'-c]phénazine) pouvant être électropolymérisé, intercalé l'ADN et photoactivé. La preuve de concept a été réalisée pour une séquence type d'ADN du VIH. Une limite de détection de 10-15 mol.L-1 et une sensibilité de 0,01 unité par décade avec une gamme de linéarité allant de 10-15 à 10-10 mol.L-1 ont été obtenue. Puis, nous avons conçu un aptacapteur pour la détection de la cocaïne à l'aide d'un aptamère double-fragment, formant une seule entité en présence de cocaïne, pouvant être immobilisée par intercalation sur le ligand dppn du métallopolymère. Ainsi une gamme de linéarité comprise entre 10-6 et 5x10-4 mol L-1 a été obtenue pour une concentration d'aptamère de 10-7 mol L-1, avec une limite de détection de l'ordre de 10-6 mol L-1.
Author: Albert G. Baca Publisher: IET ISBN: 9780863413537 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 372
Book Description
This book provides fundamental and practical information on all aspects of GaAs processing and gives pragmatic advice on cleaning and passivation, wet and dry etching and photolithography. Other topics covered include device performance for HBTs (Heterojunction Bipolar Transistors) and FETs (Field Effect Transistors), how these relate to processing choices, and special processing issues such as wet oxidation, which are especially important in optoelectronic devices. This book is suitable for both new and practising engineers.
Book Description
De nos jours, les besoins en biocapteurs dans différents domaines (environnement, médical...) sont réels. Et c'est pour répondre à certains de ces besoins que dans ce travail nous nous sommes intéressés au développement de différents biocapteurs se basant sur l'immobilisation d'enzymes et/ou de micro-organismes sur des électrodes conductimètriques. La première partie de ce travail a été consacrée au developpement d'un biocapteur enzymatique à base de proteinase K pour le contrôle de la pollution organique dans les eaux naturelles à travers le dosage des protéines. Dans la partie suivante, nous nous sommes intéressés au développement d'un biocapteur associant deux activités enzymatiques : la β-galactosidase et la glucose oxydase et son application au dosage du lactose dans le lait. La réussite du suivi de la catalyse du lactose par la combinaison de son hydrolyse enzymatique par la β-galactosidase avec l'oxydation, du glucose généré (catalysée par la glucose oxydase), à l'aide des électrodes conductimétriques, ont ensuite été appliqués au dosage du sélénite (élément toxique à forte dose). Ceci a été réalisé en exploitant la β-gal induite dans les cellules bactériennes de Herminiimonas arsenicoxydans par la présence de sélénite. Ainsi, un biocapteur conductimétrique original associant la glucose oxydase à une bactérie génétiquement modifée, qui exprime l'activite β-galactosidase en présence de sélénite, a été développé pour la détermination du sélénite. Enfn, un biocapteur olfactif se basant sur l'immobilisation de levures S. Cerevisiae génétiquement modifées, exprimant le récepteur olfactif humain OR17-40 a été développé et appliqué avec succès à la détection de l'hélional.
Book Description
Alors que les problèmes cardiaques restent l'un des problèmes majeurs de santé publique en France, de nouvelles techniques d'analyses voies le jour afin d'améliorer la qualité des soins par un dépistage plus efficace et si possible moins chère. Dans ce projet nous nous sommes concentrés sur l'insuffisance cardiaque et sur l'un de ses biomarqueurs caractéristique : le TNF-a dans la salive. Dans ce rapport, nous présentons donc une méthode simple pour la fabrication d'un biocapteur en utilisant l'impression microcontact pour détecter le TNF-a dans la salive pour les patients souffrant d'insuffisance cardiaque. Le biocapteur a été développé en utilisant l'impression par microcontact de TESUD 1% (v / v) sur du PDMS activé par plasma / O2. Des anticorps spécifiques au TNF-a ont été, ensuite, lié au substrat par imination avec l'aldéhyde du TESUD en solution basique et stabilisée avec du NaBH3CN. Pour surveiller le niveau critique de TNF-a, nous avons utilisé une technique de détection photoluminescente avec des anticorps secondaires détecté par microscopie à fluorescence. Le projet a abouti à la création d'un biocapteur souple en PDMS spécifique au TNF-a ; il reste cependant encore quelques caractéristiques à optimiser pout avoir un dispositif fonctionnel.
Author: Danny Brouard Publisher: ISBN: Category : Biosensors Languages : en Pages : 0
Book Description
La détection d'ADN par fluorescence est un sujet chaud au cours des dernières années. Un bon nombre de méthodes sont aujourd'hui instaurées et jouent un rôle important dans divers domaines tels que les sciences judiciaires, le diagnostique de maladies infectieuses, l'identification de mutations génétiques ou encore la détection d'agents pathogènes biologiques pour n'en nommer que quelques uns. Dans la majorité des cas, le nombre de séquences cible est si faible qu'il faut avoir recours à l'amplification enzymatique (PCR) avant ou encore pendant le processus analytique afin d'amener la concentration de Panalyte au delà du seuil de détectabilité. Pour contourner la PCR, plusieurs méthodes alternatives ont été développées mettant plutôt l'emphase sur une amplification du signal analytique généré lors d'événements de reconnaissance. L'exaltation plasmonique de la fluorescence (MEF) se distingue au sein de ces nouvelles stratégies. En positionnant un fluorophore à proximité d'une nanoparticule métallique, il est possible de rehausser son efficacité d'excitation mais également d'améliorer son taux d'émission radiative. De plus, le temps de vie de l'état excité est diminué, ce qui conduit à une photostabilité améliorée mais surtout à une meilleure détectabilité optique de l'espèce luminescente. L'objectif principal de cette thèse est de combiner la plasmonique à un polymère transducteur de la réaction d'hybridation, afin de développer un biocapteur ultra sensible pour des applications de détection d'ADN et de génotypage. La première partie de ce document est consacrée à la présentation des différents concepts théoriques retrouvés dans cette thèse soient la fluorescence, les mécanismes de transfert énergétiques intermoléculaires, le génotypage et la plasmonique. Ensuite suit la section expérimentale, dans laquelle les principales techniques instrumentales utilisées dans le cadre de ce projet y compris celles dédiées à la caractérisation de systèmes nanoparticulaires sont présentées. Pour finir, les résultats obtenus pour le développement, la caractérisation et l'utilisation d'un nouveau biocapteur nanoparticulaire combinant le MEF et un polymère transducteur sont détaillés dans trois articles publiés récemment.
Author: Ivan Kucherenko Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Les biocapteurs sont des moyens d'analyse en plein essor à la fois rapides, sélectifs et peu coûteux applicables à des domaines extrêmement variés (environnement, santé, agroalimentaire,...). Dans ce type d'outil, un élément sensible de nature biologique (anticorps, enzyme, microorganisme, ADN...) doté d'un pouvoir de reconnaissance pour un analyte ou un groupe d'analytes est associé à un transducteur pouvant être de type électrochimique, optique ou thermique.Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au développement de trois biocapteurs pour la détection de substances biologiquement actives. Le premier permet la détermination simultanée de l'adénosine triphosphate (ATP) et du glucose par ampérométrie, le deuxième celle de la créatine kinase, et le troisième est un biocapteur conductimétique pour la quantification de l'ATP. Dans les deux premiers biocapteurs, deux enzymes (l'hexokinase et la glucose oxydase) sont immobilisées à la surface de microélectrodes constituées d'un disque de platine. Le troisième biocapteur est basé sur l'immobilisation de l'hexokinase sur des microélectrodes interdigitées en or. L'immobilisation est réalisée dans tous les cas par co-réticulation des enzymes en présence d'albumine de sérum bovin à l'aide de glutaraldehyde. Les caractéristiques analytiques des biocapteurs ont été déterminées et différentes procédures ont été développées pour l'analyse d'échantillons réels. Les biocapteurs ont pu être appliqués avec succès à la quantification de l'ATP, du glucose et de la créatine kinase dans des préparations pharmaceutiques et du sérum sanguin.
Author: Marie Pierre Dubois Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 175
Book Description
Les oligosaccharides situés à la surface des cellules, en interagissant de manière spécifique avec certaines protéines (lectines), jouent un rôle majeur dans la vie sociale de ces cellules et sont directement impliqués dans différents processus biologique. Dans ce contexte, la mise en place d'outils de diagnostique et de détection d'agents pathogènes, tel qu'un biocapteur a été envisagée. Les oligosaccharides (lactose et sialyllactose) ont été immobilisés à la surface d'une électrode via un film polypyrrole, afin de pouvoir par la suite détecter directement la reconnaissance oligosaccharides/lectines par électrochimie. Les lectines étudiées sont la lectine PNA pour le lactose et la lectine de Maackia Amurensis pour le sialyllactose. Les interactions oligosaccharides/lectines ont pu être mises en évidence par voltampérométrie cyclique, perméabilité et spectroscopie d'impédance. Deux études quantitatives ont été menées, l'une en résonance plasmonique de surface permettant l'obtention d'un seuil de détection des deux couples étudiés, ainsi que l'estimation des constantes de dissociation, et l'autre en spectroscopie d'impédance permettant l'obtention d'un biocapteur, avec une limite de détection de 1,5 nmo1. L-1
Author: Valérie Duplan
Author: Valérie Duplan
Author: Vivien Lacour
Author: Sandie de Bonnault
Author: Fatima Haddache
Author: Albert G. Baca
Author: Mouna Marrakchi
Author: Alexi Bonament
Author: Danny Brouard
Author: Ivan Kucherenko
Author: Marie Pierre Dubois