Miniaturisations des techniques de structuration de substrat par électropolymérisation de pyrrole : application aux biopuces et à l'électronique moléculaire

Miniaturisation of substrate structuration techniques by electrocopolymerisation of pyrrole : applications for biochips and molecular electronics

• Auteur / Autrice : Emeline Descamps
• Direction : Pascal Mailley
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électrochimie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Electropolymerisation

Miniaturisation

Résumé

Le but de cette thèse est de miniaturiser les techniques d'immobilisation de sondes biologiques pour obtenir un adressage sélectif des plots biologiquement actif de taille nanoscopique tant au niveau de leur épaisseur que de leurs dimensions latérales. Dans ce contexte, nous montrons ici pour la première fois les capacités d'adressage des sondes oligonucléotides par l'électrocopolymérisation de pyrrole dans des volumes du nanolitre au femtolitre. Cette évolution doit être compatible avec les techniques de détection des interactions biologiques que sont l'imagerie de résonance des plasmons de surface et la microscopie de fluorescence. Dans un premier temps, une aiguille a permis la réalisation de puce d'une centaine de plots confinés dans la zone d'intérêt optique. Dans un second temps, la parallèlisation de dix microleviers déposants au sein d'un même peigne et l'électrosynthèse dans des volumes de l'ordre du femtolitre autorise la haute densité: une puce de dix mille plots a été réalisée sur 12mm2. L'adressage de différentes séquences ADN ainsi que leur spécificité a été démontré. Ceci montre les possibilités de cette technique, en termes de densification et de complexification des puces, notamment pour le criblage. Enfin la fonctionnalisation électrochimique sélective de réseaux d'électrodes nanométriques a été réalisée dans le but d'adresser spatialement un nano-objet. La résolution latérale et la spécificité des oligonucléotides ouvrent une voie prometteuse pour l'électronique moléculaire. En effet le positionnement et l'orientation bio-dirigé de nano-objets modifiés par des oligonucléotides pourra se faire sur ces échafaudages électrochimiquement générés.

The goal of this thesis is to miniaturise immobilisation techniques of biological probes to obtain selective addressing of biologically active spots. Especially the nanoscopic size as weil as their thickness and their dimensions, are crucial parameters for biosensor application. Ln this context, we show here for the first time the capacity of addressing oligonucleotide probes by electro-copolymerisation of pyrrole in nanolitre to femtolitre volumes. This evolution must be compatible with the techniques of detection of the biological interactions which are Surface Plasmon Resonance imaging (SPRi) and fluorescence microscopy. First, a needle allowed the realisation of chips with about hundred spots confined to the region of interest. Second, the parallel use of ten micro-cantilevers allows electrosynthesis in volumes of the order of the femtolitre giving ri se the high density micro arrays: ten thousands of spots on l2mm2. The addressing of different DNA sequences as weil as their specificity was shown. This shows the features of this technique, in terms of densification and complexification of the chips, in particular for screening applications. Finally, the selective electrochemical fonctionnalisation of networks of nanometric electrodes was carried out with the aim of addressing a nano-object spatially. The lateral resolution and the specificity of the oligonucleotides open a promising way for molecular electronics. Indeed, bio-directed positioning and orientation of nano-objects that is modified by oligonucleotides cou Id be done on this electrochemically generated scaffold.