Détection électronique d'une interaction biomoléculaire entre des électrodes nanostructurées

Electronic detection of a biomolecular interaction between nanostructured electrodes

• Auteur / Autrice : Vincent Haguet
• Direction : Didier Stiévenard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réactions antigène-anticorps

Biotine

Biomolécules

Nanobiotechnologie

Biocapteurs

Résumé

L'objectif de cette thèse est de réaliser un nouveau type de biocapteur consacré à la détection d'une interaction biomoléculaire par l'intermédiaire d'un signal électrique. Le principe du dispositif est d'ancrer de manière covalente des sondes moléculaires sur un support solide entre des électrodes très rapprochées et de caractériser les molécules par un niveau de courant de référence ; puis l'évolution de la conductivité est observée lorsqu'une interaction spécifique est réalisée avec la molécule complémentaire marquée à l'or colloi͏̈dal. Dans un premier temps, nous nous sommes appliqués à fabriquer des électrodes possédant des séparations typiquement inférieures à 100 nm. Une première méthode consiste à définir les électrodes directement sur un substrat isolant via une lithographie électronique. Des procédés de fabrication reposant sur des gravures chimiques anisotropes de substrat SOI ont également été développés et ont permis d'élaborer des nanostructures de silicium de type nanofils ou nanopointes orientées en vis-à-vis.

Une discrimination de la surface est ensuite effectuée en greffant successivement deux films organiques sur la couche isolante. L'échantillon est tout d'abord recouvert d'un film moléculaire afin de minimiser l'adsorption non-spécifique des molécules biologiques sur le substrat. Puis, un groupement de surface semicarbazide est préparé, via une synthèse in situ, dans le voisinage immédiat des nanoélectrodes. La biotine, molécule modèle impliquée dans une interaction biotine/streptavidine ou de type antigène/anticorps, est alors fixée de manière covalente entre les nanoélectrodes et établit le premier niveau des mesures électriques. Le greffage du film d'accrochage et la fixation des molécules-sondes sont étudiées par plusieurs techniques d'observation, et la nécessité de saturer les sites d'adsorption non-spécifique après l'incubation de la biotine est mise en évidence. L'incubation de streptavidine entraîne une modification de la conductivité d'un à trois ordres de grandeur. Les variations de courant sont moins marquantes dans le cas de la reconnaissance biotine/anticorps anti-biotine. Des mesures de contrôle ont été effectuées en parallèle sur un échantillon témoin pour lequel l'immobilisation des sondes a été bloquée.