Etude de biocapteurs par spectroscopie optique non linéaire

  • Yannick Sartenaer

    Student thesis: Doc typesDocteur en Sciences

    Résumé

    L’objectif principal de ce travail est d’appliquer une technique émergente, basée sur un effet optique non linéaire, à la détection du processus de reconnaissance moléculaire au sein de dispositifs tels que les biocapteurs. Dans ce but, nous mettons en œuvre la spectroscopie de génération de fréquence-somme (SFG) qui présente l’avantage de révéler une signature vibrationnelle spécifique de l’interface étudiée. La démarche expérimentale débute avec une étude des mécanismes d’adsorption moléculaire qui constituent un prérequis indispensable à l’élaboration de biocapteurs performants. Les propriétés d’adsorption de deux molécules (décanethiol et décyl thiocyanate) qui diffèrent uniquement par leur groupement d’ancrage sont investiguées. Des techniques complémentaires de caractérisation de surface telles que l’XPS et le STM complètent l’information spectroscopique SFG. Nous montrons que l’utilisation de groupements thiocyanates permet la formation de monocouches auto-assemblées sur substrat de platine, même si la persistance d’ions cyanures en perturbe l’organisation. Notre étude se poursuit par l’analyse d’un biocapteur modèle basé sur le système biotine/avidine. La SFG confirme la formation d’une monocouche organisée de molécules sondes (biotine) sur substrats d’Au, Ag, Pt et CaF2. La reconnaissance moléculaire avec la molécule cible (avidine) est observée sur le substrat de CaF2 dans le domaine des vibrations d’élongation CH et NH. L’utilisation de molécules cibles alternatives (BSA, avidine saturée) démontre que la détection par SFG s’effectue de manière sélective. Dans une étape suivante, nous identifions une méthode de préparation de capteurs ADN adaptés à la détection par SFG. La qualité du processus d’hybridation de quatre méthodes différentes est investiguée par résonance de plasmon de surface (SPR). Cette dernière montre que l’architecture chimique la plus performante consiste à adsorber des molécules de mercaptohexanol (MCH) intercalées entre les brins d’ADN préalablement auto-assemblés sur le substrat. Dans une étape ultime, la SFG est appliquée à des capteurs ADN construits sur base de la méthode sélectionnée par SPR. Les spectres obtenus exhibent une grande désorganisation des molécules sondes, ce qui limite les possibilités de détection par SFG du processus d’hybridation. Par ailleurs, l’information spectroscopique de la SFG révèle la présence, sur la surface, de résidus issus de la solution tampon utilisée.
    la date de réponse24 août 2009
    langue originaleFrançais
    L'institution diplômante
    • Universite de Namur
    SuperviseurPaul THIRY (Promoteur), Laurent HOUSSIAU (Président), Laurent Dreesen (Jury), Gérard Tourillon (Jury) & Francesca Cecchet (Jury)

    mots-clés

    • Biocapteur
    • Non linear optic
    • Biosensor
    • Optique non linéaire
    • Sum frequency generation
    • Génération de fréquence somme
    • Decyl thiocyanate
    • Decanethiol
    • Reconaissance moléculaire
    • Molecular recognition
    • Label free
    • Spectroscopie SFG
    • SFG spectroscopy
    • ADN
    • DNA
    • Biotin
    • Avidin
    • SPR

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