Elaboration de biocapteurs électrochimiques d'ADN à base de nano-structure de polypyrrole pour le diagnostic de la tuberculose PDF Download
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Author: Rabih Khoder Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
Book Description
La tuberculose est une maladie contagieuse qui s'attaque habituellement aux poumons, mais parfois aussi à d'autres parties du corps, comme les reins, les ganglions et les os. La tuberculose tue près 1,8 millions de personnes chaque année dans le monde. Il y a par conséquent un besoin urgent de mettre des moyens analytiques pour détecter l'ADN de la bactérie Mycobacterium tuberculosis, responsable de la propagation de la tuberculose. La recherche développée dans le cadre de cette thèse consiste en l'élaboration d'un outil de diagnostic pour la détection d'ADN génomique de bactérie M.Tuberculosis après la lyse et amplification par PCR. Dans cette perspective, nous nous sommes intéressés au développement des biocapteurs basés sur des différentes morphologies de polypyrrole comme transducteur pour la détection électrochimique d'ADN du gène rpob de Mycobacterium tuberculosis. Une étude de l'impact des différentes morphologies sur les propriétés électriques des matériaux et également sur les performances des biocapteurs électrochimiques d'ADN a été effectuée. Nous avons aussi étudié l'effet de la fonctionnalisation par différentes chaine linéaire et ramifiée sur la structure des nanomatériaux de polypyrroles et leurs effets sur la quantité de biomolécules immobilisées. La stratégie adoptée pour le développement de ces matériaux est une construction du biocapteur réalisée étape par étape. Les différentes couches le constituant ont été caractérisées par différentes techniques de surface telles que les techniques électrochimiques et optiques, la microscopie électronique à balayage et la microscopie électronique à force atomique. Les propriétés des biocapteurs ont été suivies à travers les propriétés redox des groupes ferrocényles et naphtoquinone. La détection électrochimique de l'ADN cible évaluée avec ces biocapteurs à base de polypyrrole nanostructure montre une sensibilité de détection plus élevée que celle du biocapteur à base de polypyrrole couche compacte. Cela démontre le potentiel d'utilisation de la surface élevée des nanostructures polypyrrole comme transducteur et l'utilisation des approches de modification douce. Les biocapteurs ont été appliqués à la détection de l'ADN dans des échantillons réels d'ADN génomique de Mycobacterium tuberculosis et de l'ADN muté présentant la résistance de la rifampicine. Les biocapteurs basés sur des nanostructures de polypyrrole démontre une application potentielle dans la détection d'ADN et la capacité à discriminer le gène rpoB du mutant et pourrait être utilisé comme plate-forme dans la technologie des biocapteurs.
Author: Rabih Khoder Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
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La tuberculose est une maladie contagieuse qui s'attaque habituellement aux poumons, mais parfois aussi à d'autres parties du corps, comme les reins, les ganglions et les os. La tuberculose tue près 1,8 millions de personnes chaque année dans le monde. Il y a par conséquent un besoin urgent de mettre des moyens analytiques pour détecter l'ADN de la bactérie Mycobacterium tuberculosis, responsable de la propagation de la tuberculose. La recherche développée dans le cadre de cette thèse consiste en l'élaboration d'un outil de diagnostic pour la détection d'ADN génomique de bactérie M.Tuberculosis après la lyse et amplification par PCR. Dans cette perspective, nous nous sommes intéressés au développement des biocapteurs basés sur des différentes morphologies de polypyrrole comme transducteur pour la détection électrochimique d'ADN du gène rpob de Mycobacterium tuberculosis. Une étude de l'impact des différentes morphologies sur les propriétés électriques des matériaux et également sur les performances des biocapteurs électrochimiques d'ADN a été effectuée. Nous avons aussi étudié l'effet de la fonctionnalisation par différentes chaine linéaire et ramifiée sur la structure des nanomatériaux de polypyrroles et leurs effets sur la quantité de biomolécules immobilisées. La stratégie adoptée pour le développement de ces matériaux est une construction du biocapteur réalisée étape par étape. Les différentes couches le constituant ont été caractérisées par différentes techniques de surface telles que les techniques électrochimiques et optiques, la microscopie électronique à balayage et la microscopie électronique à force atomique. Les propriétés des biocapteurs ont été suivies à travers les propriétés redox des groupes ferrocényles et naphtoquinone. La détection électrochimique de l'ADN cible évaluée avec ces biocapteurs à base de polypyrrole nanostructure montre une sensibilité de détection plus élevée que celle du biocapteur à base de polypyrrole couche compacte. Cela démontre le potentiel d'utilisation de la surface élevée des nanostructures polypyrrole comme transducteur et l'utilisation des approches de modification douce. Les biocapteurs ont été appliqués à la détection de l'ADN dans des échantillons réels d'ADN génomique de Mycobacterium tuberculosis et de l'ADN muté présentant la résistance de la rifampicine. Les biocapteurs basés sur des nanostructures de polypyrrole démontre une application potentielle dans la détection d'ADN et la capacité à discriminer le gène rpoB du mutant et pourrait être utilisé comme plate-forme dans la technologie des biocapteurs.
Author: Nadia El Alami el Hassani Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Au cours des dernières décennies, les capteurs et les biocapteurs électrochimiques ont connu un développement considérable en raison de leur simplicité, fiabilité, rapidité et sélectivité. Ils ont constitué les alternatives les plus séduisantes pour les méthodes analytiques classiques dans des domaines aussi variés que l'agro-alimentaire, la médecine et la biologie clinique, ou le contrôle de la qualité de l'environnement. Dans ce travail de recherche, nous nous sommes intéressés, dans un premier volet, aux développements des immunocapteurs et capteurs électrochimiques à base des polymères à empreintes moléculaires (MIPs) pour le contrôle de la qualité des miels. La première partie de ce volet concerne le développement des immunocapteurs sur des structures dites Bio-MEMS basées sur des microélectrodes en or. L'élaboration de ces immunocapteurs a été dédiée à la détection des résidus d'antibiotiques à savoir la sulfapyridine (SPy) et la tétracycline (TC). Une nouvelle structure des nanoparticules magnétiques (MNPs) revêtues du copolymère poly (acide pyrrole-co-pyrrole-2-carboxylique) a été exploitée dans ces travaux pour leur réseau d'immobilisation tridimensionnel ainsi que pour leur stabilité pendant de longues périodes. La détection de la SPy et de la TC a été réalisée par différentes approches compétitives en utilisant des anticorps polyclonaux. Dans la deuxième partie de ce volet, nous avons fabriqué des capteurs à base des MIPs pour la détection de la sulfaguanidine, la doxycycline et le chloramphénicol dans le miel. Ces dispositifs ont été développés sur la surface des électrodes sérigraphiées en or en employant une matrice polymérique du polyacrylamide en présence des molécules empreintes. Les performances de ces capteurs et biocapteurs (limite de détection, sélectivité, reproductibilité, application dans les milieux réels) ont ensuite été évaluées. Dans un deuxième volet, nous nous sommes parvenus à appliquer un dispositif de la langue électronique voltammétrique (Langue-EV) pour des analyses agroalimentaires et biomédicales. Dans un premier temps, nous avons discriminé les miels issus de quatorze régions de la France et du Maroc par le dispositif de la Langue-EV. Nous nous sommes aussi parvenus à démontrer la fiabilité de ce dispositif à prédire les résultats des différents paramètres physico-chimiques d'après les réponses des méthodes analytiques utilisées. Dans un deuxième temps, nous sommes passés à l'application du dispositif de la Langue-EV en analyse biomédicale dans le but de discriminer les urines des patientes souffrants des infections urinaires avec celles des femmes saines.
Author: Manuela De Leo Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 188
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L'objectif de ce travail de recherche est le développement et l'utilisation d'ensembles de nano-électrodes (NEE) pour les applications sensorielles. Les travaux se sont orientés vers la préparation et la caractérisation des nano-électrodes, ainsi que vers l'application des NEE comme dispositifs électrochimiques pour biocapteurs et pour un système d'analyse par flux. La synthèse par template constitue une des techniques les plus innovantes pour la construction d'ensembles de NEEs (ensembles non ordonnés d'électrodes nano-scopiques). Cette technique utilise des membranes de filtration microporeuses comme "moule" pour le dépôt de nano-fibres de métal dans les pores. Bien que la synthèse par template se soit montrée un instrument valide, simple et peu coûteux pour la prépartion de nano-structures de métal (nanofibres, nanotubes, etc), la préparation des NEES s'avère toutefois difficile, principalement en ce qui concerne la reproductibilité. Nous avons donc apporté des améliorations à la procédures de fabrication des NEEs et plus particulièrement à la procédure de dépôt d'or par voie electroless. Ajfin de tester les performances électro-analytiques des NEEs, il a été développé un système de standardisation basé sur la comparaison analytique entre les voltamogrammes cycliques (CV) expérimentaux enregistrés avec les NEEs et les modèles des CV obtenus par simulation digitale. L'utilisation des NEEs comme support de biocapteurs électrochimique s'est montrée limitée du fait que la surface de l'électrode utilisée pour l'immobilisation des enzymes et/ou des médiateurs est très restreinte. De ce fait, il a été proposé une procédure différente de fabrication des NEEs dans laquelle les naodisques sont substitués par des nanofibres. Pour arriver à ce résultats, la surfac des NEEs traditionnelles a été traitée par une plasma d'oxygène et par un mélange approprié de solvants (CH2CL2-CH3CH2OH), ce qui conduit à la dissolution contrôlée d'une partie de la membrane du polycarbonate et aboutit ensuite à la formation de structures tridimensionnelles (3D-NEEs).
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L'avènement des nanotechnologies constitue une révolution scientifique majeure du XXIe siècle. Elles impliquent la manipulation et la caractérisation de la matière à l'échelle nanométrique afin de concevoir de nouveaux nanocomposites de hautes performances. L'application des nanotechnologies dans différents domaines a permis de développer et de proposer des solutions prometteuses, efficaces et souvent inattendues. En particulier dans le domaine des capteurs, les nanomatériaux ont ouvert de nouvelles pistes de recherches permettant le développement de dispositifs miniaturisés, peu coûteux et très efficaces. L'objectif de ce travail est d'étudier de nouveaux nanocomposites à base de polypyrrole et de nanoparticules de carbone et leurs applications comme capteurs électrochimiques de polluants métalliques. Plusieurs approches simples ont été appliquées pour combiner les propriétés uniques de différents matériaux afin d'obtenir des électrodes à base de nouveaux nanocomposites de haute performance, en associant, notamment les propriétés uniques des liquides ioniques ou des films de bismuth à des films de polymère. Le comportement électrochimique et électrogravimétrique des films et les nanocomposites conçus a été étudié par différentes techniques électrochimiques dont l'impédance électrochimique, l'électrogravimétrie cyclique et l'ac-électrogravimétrie. Les transferts ioniques et les mécanismes électrochimiques qu'ont lieu à l'interface électrode modifiée/électrolyte ont été examinés pour la première fois, grâce aux mesures d'ac-électrogravimétrie, qui résultent du couplage simultané de mesures gravimétriques de la microbalance à quartz et d'impédance électrochimique. L'originalité de ce travail consiste donc en l'élaboration et la caractérisation d'électrode à base de nouveaux nanocomposites et de leurs applications comme capteurs électrochimiques peu coûteux, faciles à préparer, très sensibles, reproductibles et stables pour la détection des traces d'ions métalliques dans des échantillons environnementaux et alimentaires.
Author: Eleni Sapountzi Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
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Les travaux présentés dans ce manuscrit décrivent le développement de trois supports innovants basés sur des nanofibres de matériaux hybrides obtenus par électrofilage pour la réalisation de biocapteur électrochimiques. La performance des biocapteurs est fortement améliorée du fait de l'utilisation de matériaux nanostructurés qui leurs confèrent des propriétés uniques. Les fibres obtenues par électrofilage trouvent des applications dans de nombreux domaines, mais leur utilisation pour l'élaboration de biocapteurs, bien que très prometteuse, est encore très peu abordée. Dans ce travail, différentes nanofibres polymériques contenant des nanotubes de carbone ou recouvertes de nanoparticules d'or ou d'un film de copolymère polypyrolle / poly(pyrolle-3-carboxylique acide) ont été utilisées comme support pour le développement de biocapteurs. La glucose oxydase a été utilisée comme enzyme modèle pour valider les performances des biocapteurs réalisés. Cette enzyme a été incorporée directement dans les nanofibres ou fixée de façon covalente à leur surface. Les biocapteurs ainsi obtenus, caractérisés par différentes techniques microscopiques et électrochimiques, ont permis la détection du glucose avec succès, en utilisant la voltammétrie cyclique et la spectroscopie d'impédance électrochimique, tout en montrant des performances (sensibilité, reproductibilité, stabilité) supérieures à celles des biocapteurs conventionnels.
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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 différents biocapteurs, en se basant à l'immobilisation d'enzymes sur des microélectrodes en vue de la détection électrochimique d'analytes d'intérêt dans le domaine environnemental. Nous avons montré les potentialités d'application de deux biocapteurs conductimétrique et impédimétrique à base de lipase Candida Rugosa pour la détection directe et rapide des pesticides organophosphorés. Nous avons cherché à mieux comprendre le fonctionnement des biocapteurs et optimisé le procédé d'immobilisation des enzymes ainsi que différents paramètres de mesure afin de maximiser les performances analytiques des outils développés. Nous avons également élaboré un biocapteur impédimètrique pour une détermination très sensible de la phospholipase A2 en utilisant les nanoparticules d'or afin de renforcer la conductivité électrique. Enfin, nous avons développé un biocapteur de tyrosinase pour la détection du Bisphénol A, en se basant sur la modification électrochimique des électrodes de diamant dopé qui possèdent des propriétés électriques remarquables et uniques, avec l'ajout de nanotube de carbone multi-feuillet, ce qui permet d'améliorer des performances analytiques du biocapteur, en particulier sa limite de détection et sa stabilité. Les biocapteurs à base de lipase et de tyrosinase ont été appliqués avec succès à la quantification des composés organophosphorés et du bisphénol A respectivement dans plusieurs échantillons d'eaux réelles.
Author: François Gal Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 219
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Les nanoparticules de platine fonctionnalisées présentent des propriétés catalytiques qui les rendent particulièrement intéressantes pour l’élaboration de biocapteurs électrochimiques. Afin d’améliorer la compréhension des phénomènes mis en jeu dans de tels systèmes, nous avons réalisé des structures hybrides modèles platine-polymère-enzyme selon une approche « bottom-up ». Ces structures ont été élaborées à partir de briques élémentaires composées de nanoparticules de platine de 2 nm de diamètre, greffées de polymère, obtenues en combinant la polymérisation radicalaire contrôlée par transfert d’atome et la technique du « grafting from ». Les caractérisations, réalisées principalement par diffusion de neutrons aux petits angles, ont permis de déterminer la structure de ces objets ainsi que la masse molaire et la densité de greffage des chaînes polymères. A partir de ces briques élémentaires, nous avons tout d’abord réalisé des structures hybrides en solution. Nous avons déterminé leur composition et vérifié que l’enzyme conservait une activité significative après greffage. En utilisant la technique de Langmuir-Blodgett (LB), nous avons ensuite élaboré deux types de structure en film mince (film LB et brosse polymère), sur lesquelles l’enzyme a été immobilisée a posteriori. Après avoir caractérisé ces systèmes, l’étude de leur comportement électrochimique vis-à-vis de H2O2 puis du glucose, a mis en évidence des différences significatives, liées à leur structure et leur composition.
Author: Rabih Khoder
Author: Rabih Khoder
Author: Nadia El Alami el Hassani
Author: Manuela De Leo
Author: Frédéric Canonne
Author: Larbi Oularbi
Author: Eleni Sapountzi
Author: Nedjla Zehani
Author: François Gal