Détection électrochimique en puce microfluidique : importance des transducteurs nanocarbonés

Electrochemical detection in microfluidic devices : study of carbon-based nanomaterials as transducers

• Auteur / Autrice : Bacem Zribi
• Direction : Anne-Marie Haghiri-Gosnet, Mohamed Koubaa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 26/02/2016
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE) en cotutelle avec Université de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (Marcoussis, Essonne ; 1984-2016)
• Jury : Président / Présidente : Pierre-Yves Joubert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Marie Haghiri-Gosnet, Mohamed Koubaa, Pierre-Yves Joubert, Stéphanie Descroix, Rym Mlika, Hafsa Korri-Youssoufi, Olivier Français, Noureddine Raouafi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphanie Descroix, Rym Mlika

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanotubes

Graphène

Bioélectrochimie

Microfluidique

Mots clés libres

Microfluidique

Détection électrochimique

Nanomatériaux carbonés

Adn

Lab-On-A-Chip

Electrochemical detection

Carbon nanomaterials

Dna

Résumé

Dans le cadre d’une thèse en cotutelle qui a démarré en Janvier 2013, j'ai développé des biopuces ultra-sensibles pour la détection de maladies infectieuses (Tuberculose et Hepatite C). Ce sujet, qui combine recherche fondamentale et recherche appliquée dans pour le diagnostic précoce de maladies, avait pour but la détection rapide d’espèces chimiques fortement diluées dans un liquide biologique. Cette détection se fait de manière électrochimique, grâce à l’utilisation des nanomatériaux carbonés innovants (feuillets de graphène, nanotubes de carbone (NTCS)) qui sont dotés d’une conductivité électronique élevée. J’intègre ces nanomatériaux par des procédés de micro/nanofabrication sur des électrodes de travail dans des cellules microfluidiques. J'ai démontré qu'en combinant un haut flux et un transducteur en NTCs qu'il est possible d'augmenter de 3 ordres de grandeur la sensibilité de détection dans la chambre fluidique (article soumis à LoC). J'ai aussi étudié par spectroscopîe d'impédance la nature du transfert des charges entre l'électrolyte et la graphène (2ème article en cours de rédaction). Mon doctorat a donc validé une technologie innovante pour les biocapteurs miniaturisés à ADN, avec un fort potentiel de valorisation, dans le domaine de la santé et de l’environnement.

As part of my thesis under joint supervision between UPS and Sfax Universities which started in January 2013, I developed ultra-sensitive biochips for the detection of infectious diseases (Tuberculosis and Hepatitis C). This subject, which combines basic and applied research for the early detection of diseases, aimed rapid detection of highly diluted chemical species such as DNA in a biological fluid. This detection is done electrochemically, through the use of innovative carbon nanomaterials (graphene layers, carbon nanotubes (NTCS)) which are provided with a high electron conductivity. I have integrated these nanomaterials by micro / nano-fabrication processes on working electrodes in microfluidic cells. I demonstrated that by combining a high flow and a that CNTs as transducer, the sensitivity of detection in the fluid chamber can be increased by 3 orders of magnitude (Article submitted to Lab on Chip journal). I also studied by impedance spectroscopy the nature of the charge transfer between the electrolyte and the graphene (2nd article being drafted). My PhD has validated an innovative technology for miniaturized biosensors DNA, with a strong development potential in the field of health and the environment.