Design of label-free immunosensors : from surface functionalization to analyte detection
Développement d’immunocapteurs “label-free” : de la fonctionnalisation à la détection d’analyte
Résumé
Rapid detection of analytes is crucial in today's society, as illustrated by the recent development of SARS-Cov2-related biosensors. The design of a biosensor begins with the functionalization of the transducer surface, followed by the controlled immobilization of the bioreceptor and finally the measurement of the analytical performances of the device. In this work, the fundamental understanding of the organic-inorganic interface during the first step of the elaboration, i.e. the adsorption of functional molecules at the solid-liquid interface, is first addressed, then the continuity of the approach, including the immobilization of the bioreceptor and the biosensing, is carried out through applied research works related to the development of immunosensors for analytes of interest addressing environmental and public health issues. Firstly, we demonstrated that the chain length and the terminal groups of functional thiols on gold surface influenced the order and nature of the sulfur gold interface, as shown by surface IR, WCA and XPS. In addition, electrokinetic measurements demonstrated that the chain length of carboxylic SAM influenced the IEP. Furthermore, we have developed label-free immunosensors using piezoelectric and optical transduction methods, namely QCM-D and NPS. We first present a competitive piezoelectric immunosensor that has been successfully used to quantify the pharmaceutical pollutant diclofenac in surface waters of the Seine River. Finally, we present a simultaneous approach employing QCM-D and NPS methods for the detection of extracellular vesicles (EV) and monitor changes in the viscoelastic properties of EVs subtypes.
La détection rapide d’analytes est cruciale dans la société actuelle, comme l'illustre le développement récent de biocapteurs liés au SARS-Cov2. La conception d’un biocapteur débute par la fonctionnalisation de la surface du transducteur, suivie par la maitrise de l’immobilisation du biorécepteur et enfin la mesure des performances analytique du dispositif final. Dans ce travail, la compréhension fondamentale de l'interface organique-inorganique lors de la première étape de l’élaboration, i.e. : l'adsorption de molécules fonctionnelles à l'interface solide-liquide est d'abord abordée, puis la continuité de l’approche incluant l’immobilisation du biorécepteur et la biodétection est effectuée au travers de travaux de recherche applicatifs liés au développement d'immunocapteurs d’analytes d’intérêt répondant à des enjeux environnementaux et de santé publique. Dans la première partie, nous avons démontré que la longueur de la chaîne et les groupes terminaux de thiols fonctionnels sur surface d’or influençaient l'ordre et la nature de l'interface soufre-or. De plus, des mesures électrocinétiques ont démontrées que la longueur de la chaîne des SAM carboxyliques influençait l’IEP de surface. En outre, nous avons développé des immunocapteurs label-free en utilisant des méthodes de transduction piézoélectrique et optique. Nous présentons d'abord un immunocapteur piézoélectrique compétitif pour quantifier le diclofénac, un polluant pharmaceutique, dans les eaux de surface de la Seine. Enfin, nous présentons une approche simultanée employant les méthodes QCM-D et NPS pour la détection de vésicules extracellulaires (EV) et le suivi des propriétés viscoélastiques des sous-types d'EVs.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|