Développement d'un système optique d'imagerie en résonance de plasmons de surface pour l'analyse simultanée de multiples interactions biomoléculaires en temps réel PDF Download

Author: Emmanuel Maillart
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Languages : fr
Pages : 287

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Les besoins actuels grandissants pour l'analyse des interactions biomoléculaires nécessitent le développement de systèmes automatisés à forte capacité et haut débit comme la microscopie de fluorescence qui reste une méthode de prédilection. Bien que les méthodes directes (sans marquage des molécules à analyser) présentent une sensibilité plus faible que celles utilisant des marqueurs, leurs nombreux avantages (suivi en temps réel, préparation simplifiée des échantillons) sont des atouts d'importance pour l'analyse quantitative des interactions biomoléculaires. En outre, l'imagerie en résonance des plasmons de surface permet de mesurer simultanément de nombreuses interactions comme les méthodes avec marqueurs. Pour élaborer un tel dispositif, nous avons d'abord identifié les différents paramètres critiques, susceptibles d'être améliorés, comme la nature de la couche métallique. L'utilisation du capteur ainsi développé repose en grande partie sur la chimie de surface: nous avons choisi la synthèse électrochimique de films de polypyrrole qui permet, de manière contrôlée et structurée, une fonctionnalisation simple et robuste de plots contenant diverses molécules. Parallèlement, nous avons développé un programme d'acquisition d'images dont le traitement permet de suivre en temps réel les réactions biomoléculaires sur chaque plot et d'en extraire constantes d'association, de dissociation et d'affinité entre molécules. Enfin, nous avons démontré les possibilités d'application de ce système à l'étude de maladies héréditaires ou du cancer à travers des interactions ADN/ADN (K-ras), ADN/protéines (p53), protéines/protéines (hCG) et oligosaccharides/protéines (HP6/SDF-1).

Author: Jean Pierre Goure
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118574664
Category : Science
Languages : en
Pages : 260

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Optics is a science which covers a very large domain and is experiencing indisputable growth. It has enabled the development of a considerable number of instruments, the optical component or methodology of which is often the essential part of portent systems. This book sets out show how optical physical phenomena such as lasers – the basis of instruments of measurement – are involved in the fields of biology and medicine. Optics in Instruments: Applications in Biology and Medicine details instruments and measurement systems using optical methods in the visible and near-infrared, as well as their applications in biology and medicine, through looking at confocal laser scanning microscopy, the basis of instruments performing in biological and medical analysis today, and flow cytometry, an instrument which measures at high speed the parameters of a cell passing in front of one or more laser beams. The authors also discuss optical coherence tomography (OCT), which is an optical imaging technique using non-contact infrared light, the therapeutic applications of lasers, where they are used for analysis and care, and the major contributions of plasmon propagation in the field of life sciences through instrumental developments, focusing on propagating surface plasmons (PSP) and localized plasmons (LP). Contents: 1. Confocal Laser Scanning Microscopy, Thomas Olivier and Baptiste Moine. 2. Flow Cytometry (FCM) Measurement of Cells in Suspension, Odile Sabido. 3. Optical Coherence Tomography, Claude Boccara and Arnaud Dubois. 4. Therapeutic Applications of Lasers, Geneviève Bourg-Heckly and Serge Mordon. 5. Plasmonics, Emmanuel Fort. About the Authors Jean-Pierre Goure is Emeritus Professor of optics at Jean Monnet University in Saint-Etienne, France, and was previously director of the UMR 5516 laboratory linked with CNRS. He is the author of more than 100 publications in various fields, such as spectroscopy, instrumentation, sensors, optical fiber and optical communications. He was also previously deputy director in engineering science at CNRS and a member of several scientific associations such as the French Optical Society and the European Optical Society.

Author: GOURE Jean-Pierre
Publisher: Lavoisier
ISBN: 2746295296
Category : Optical instruments
Languages : en
Pages : 274

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Les instruments jouent un rôle primordial dans l’avancée scientifique et technologique. Les ouvrages de cette mini-série consacrée à l’optique dans les instruments ont pour but de montrer que l’optique et les composants optiques constituent souvent la partie essentielle autour de laquelle interviennent l’électronique, la mécanique et l’informatique. Le premier tome a décrit les bases nécessaires à la compréhension des phénomènes physiques mis en jeu. Ce second tome a pour but d’illustrer par divers exemples le rôle fondamental de l’optique dans l’instrumentation destinée à la biologie et à la médecine. Sont développés quelques instruments utilisés en routine pour l’analyse et la caractérisation, des instruments de très haute complexité permettant aux chercheurs d’avoir accès à des mesures ultra précises ainsi que des technologies prometteuses actuellement en développement. Enfin ces exemples permettront de voir l’impact des lasers non seulement dans l’instrumentation mais aussi dans les soins médicaux depuis l’ophtalmologie jusqu’à la chirurgie et le traitement de nombreuses maladies.

Author: Eric Delory
Publisher: Elsevier
ISBN: 0128098872
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 410

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Challenges and Innovations in Ocean In-Situ Sensors: Measuring Inner Ocean Processes and Health in the Digital Age highlights collaborations of industry and academia in identifying the key challenges and solutions related to ocean observations. A new generation of sensors is presented that addresses the need for higher reliability (e.g. against biofouling), better integration on platforms in terms of size and communication, and data flow across domains (in-situ, space, etc.). Several developments are showcased using a broad diversity of measuring techniques and technologies. Chapters address different sensors and approaches for measurements, including applications, quality monitoring and initiatives that will guide the need for monitoring. Integrates information across key marine and maritime sectors and supports regional policy requirements on monitoring programs Offers tactics for enabling early detection and more effective monitoring of the marine environment and implementation of appropriate management actions Presents new technologies driving the next generation of sensors, allowing readers to understand new capabilities for monitoring and opportunities for another generation of sensors Includes a global vision for ocean monitoring that fosters a new perspective on the direction of ocean measurements

Author: Michel D. Faupel
Publisher: SPIE-International Society for Optical Engineering
ISBN:
Category : Science
Languages : en
Pages : 104

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Proceedings of SPIE present the original research papers presented at SPIE conferences and other high-quality conferences in the broad-ranging fields of optics and photonics. These books provide prompt access to the latest innovations in research and technology in their respective fields. Proceedings of SPIE are among the most cited references in patent literature.

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Category : Biosensors
Languages : en
Pages : 278

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Author: Alexandra Sereda
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Languages : fr
Pages : 0

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Dépistage du VIH, test de grossesse, mais également surveillance des eaux, détection de contaminants agro-alimentaires : la biodétection est au coeur des problématiques de santé actuelles. Dans ce contexte, les biocapteurs plasmoniques connaissent depuis quelques années un essor particulièrement important : de plus en plus de sociétés, telles que HORIBA Scientific, proposent des prototypes commerciaux, destinés tant à des utilisateurs du domaine de la recherche que de l'industrie. Basée sur le phénomène de résonance des plasmons de surface (communément appelé SPR) la biodétection plasmonique repose sur l'extrême sensibilité d'une onde évanescente se propageant à l'interface entre un film d'or, la biopuce, et le milieu diélectrique couvrant, siège des interactions biomoléculaires étudiées. De manière plus concrète, toute adsorption de matériel biologique se produisant à cette interface entraîne une modification importante des propriétés optiques d'un faisceau de lumière réfléchi par la biopuce : le principe de transduction par SPR consiste alors à mesurer directement ces variations. A l'heure actuelle, différents modes d'interrogation, offrant des performances intéressantes, mais également des limitations propres à chaque configuration. Pour répondre aux exigences de précision et de dynamique de mesure posées par de nombreuses applications, un développement théorique et instrumental, présenté dans ce document, a été initié dans le but de proposer un nouveau un nouveau mode d'interrogation des biopuces plasmoniques : l'interrogation multi-spectrale. Les résultats obtenus par cette technique ont été exploités pour concevoir et réaliser une source multi-spectrale à base de LEDs, particulièrement avantageuse vis-à-vis des configurations existant à l'heure actuelle. La caractérisation du système développé dans le cadre du diagnostic génétique (mucoviscidose) et celui du cancer, ouvre la voie à une nouvelle génération de biocapteurs performants, compacts et de coût relativement raisonnable, présentant un potentiel industriel certain.

Author: Flavien Pillet
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Languages : fr
Pages : 133

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Ces dernières décennies, on a assisté à l'augmentation du nombre de technologies et de concepts permettant l'analyse des interactions intermoléculaires. Dans ce contexte, les puces à fluorescence restent les plus fréquemment utilisées. Cependant, cette technologie bien que très sensible et multiplexée, ne permet pas d'avoir accès aux paramètres cinétiques, indispensables au calcul des constantes d'affinité et la recherche de systèmes alternatifs s'impose. Dans cette optique, la résonance plasmonique de surface par imagerie (SPRi) est considérée comme une véritable option. Cette technologie se caractérise par l'absence de marquage et permet de suivre en temps réel d'infimes variations de masses consécutives à des interactions intermoléculaires sur la surface du prisme. L'obtention de constantes d'affinité est ainsi possible. En revanche, la SPRi présente un certain nombre de limites, principalement au niveau de la sensibilité et du multiplexage. Les objectifs de la thèse ont ainsi consisté à combler en partie ces différentes limites. La chimie de greffage basée sur l'utilisation d'oligonucléotides modifiés par un thiol a permis d'améliorer le multiplexage et de déposer plus de 1000 spots par cm2 sur la surface d'or du prisme. Dans le même temps, la modification de la surface avec des colloïdes d'or et des dendrimères a permis pour des interactions ADN/ADN, d'atteindre une limite de détection de 2 nM (d'où un gain de 200%). En parallèle de ces travaux, diverses applications biologiques ont été effectuées. Une première étude a consisté à rechercher des ligands spécifiques des structures G-quadruplex des télomères. Une seconde étude s'est portée sur le complexe de partition bactérien. Par des études de criblage les bases impliquées dans l'interaction avec une protéine indispensable à la partition du plasmide F chez E.coli ont été identifiées. L'ensemble de ces travaux ont montré le fort potentiel de la SPRi et les applications potentielles qui en découlent sont nombreuses.

Author: Malak Kanso
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Languages : fr
Pages : 340

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Actuellement une forte demande existe pour des dispositifs de détection chimique et biochimique en temps réel, miniatures, automatisés, bon marchés, et tout particulièrement pour l’étude des interactions biomoléculaires. Les capteurs à fibre optique basés sur la résonance plasmon de surface (FO-SPR) peuvent répondre à cette attente sous réserve que leur fiabilité soit améliorée. En effet, pour rendre ces capteurs performants et compétitifs, il est nécessaire d’améliorer leur sensibilité et leur limite de détection. L’objectif de notre travail a consisté à optimiser la performance du capteur à fibre optique basé sur la résonance plasmon de surface. Pour atteindre cet objectif, nous avons réalisé et étudié d’une part des fibres capteurs réalisées au laboratoire, et d’autre part, nous avons développé un modèle numérique qui nous a permis de déterminer les valeurs optimales des paramètres géométriques et physiques ajustables du capteur. Ainsi, des caractérisations de la surface métallique ont été réalisées afin d’en déterminer la rugosité et les permittivités diélectriques complexes puis d’en étudier l’influence sur la réponse du capteur FO-SPR. Finalement, le capteur a été utilisé dans une cellule microfluidique ce qui nous a permis de suivre en temps réel l’évolution de la réponse SPR en fonction de la cinétique des réactions de surface. L’implémentation de notre modèle numérique avec des paramètres cinétiques issus des mesures expérimentales met en évidence la capacité du capteur SPR à fibre optique à répondre aux attentes dans le domaine de la détection biochimique.

Author: Rémy Béland
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 199

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Dans un avenir proche, les dispositifs de détection médicaux miniaturisés en temps réels (lab-on-chip) seront au centre de la révolution des méthodes de diagnostics médicaux et d’identification des processus biologiques et cela, autant au niveau clinique qu’au niveau de la recherche. Pour y arriver, il est important de développer des chimies de surface stables et spécifiques, ce qui demande une compréhension des interactions intermoléculaires à l’interface liquide/solide. Pour bien comprendre ces interactions, il est important de développer des instruments adaptés à la mesure près de l’interface liquide/solide des différentes caractéristiques à identifier. Ce projet de recherche présente la conception, la fabrication et les expériences tests d’un capteur multimodal pour l’identification de processus biologiques à l’interface basés sur des technologies de résonance des plasmons de surface (SPR) et de microcalorimérie. Ces deux technologies mises ensemble vont permettre d’effectuer des mesures de la cinétique des interactions ainsi que des caractéristiques thermodynamiques. En premier lieu, les caractéristiques d’une interaction intermoléculaire à l’interface d’une réaction d’hybridation d’ADN furent définies afin d’en déduire un cahier des charges pour les transducteurs. Suite à cela, la conception des transducteurs microcalorimétrique et SPR furent réalisés en tenant compte des contraintes de chacun des transducteurs. Suite à la conception théorique des différentes parties du capteur, un procédé de fabrication compatible avec les méthodes de fabrication standard de la microélectronique fut défini et testé. Afin de s’assurer de la fonctionnalité des dispositifs ainsi fabriqués, des tests de fonctionnalisation de surface furent appliqués sur les échantillons afin de tester la compatibilité du procédé de fonctionnalisation avec les méthodes de fabrication et avec une chimie de surface type. Pour terminer, un système de mélange actif fut testé et caractérisé avec le dispositif de microcalorimétrie afin de s’assurer qu’il était possible de mélanger les fluides avec les produits biologiques pour s’assurer de la qualité de la réaction de surface. Le système développé pourra être utilisé pour effectuer la mesure d’hybridation d’ADN à l’interface. Le système intègre deux modalités permettant la caractérisation en temps réel des interactions intermoléculaires à l’interface liquide/solide. Ce type de système permet la mesure de la cinétique de différents modèles biologiques tels que les puces à sucre encore certains récepteurs cellulaires ou la mesure de conformation moléculaire à l’interface. Des mesures d’oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase sont montrées.