Couches minces fonctionnalisées pour la détection chimique et biochimique : applications aux transducteurs à ondes acoustiques

Functionalized Thin films for chemical and bio-chemical detection : application to acoustics waves sensors

• Auteur / Autrice : Laurent Fertier
• Direction : Marc Cretin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détecteurs de produits chimiques

Revêtement de surface

Ligands

Couches minces

Mots clés libres

Fonctionnalisation de surface

Couches minces

Synthèse et greffage de ligands

Capteurs SH-SAW

Résumé

La fonctionnalisation de surface de transducteurs à ondes acoustiques guidées (SH-SAW) est décrite dans le but d'obtenir des couches minces fonctionnelles pour la détection des métaux dissous et la reconnaissance antigène/anticorps. Dans le cadre de l'élaboration des capteurs chimiques, une molécule chélatante, à fonction thiourée, a été synthétisée, caractérisée puis immobilisée par liaison amide sur le dispositif. Cette immobilisation a été réalisée par l'intermédiaire d'une couche mince d'amines primaires déposée par adsorption chimique du 3-aminopropyltriehoxysilane (APTES) sur le capteur. Les propriétés acoustiques du dispositif sont principalement liées aux propriétés physiques des couches déposées (épaisseur, rugosité, homogénéité) ce qui a permis de valider cette méthode de fonctionnalisation pour les capteurs chimiques. Ces dispositifs ont ensuite été introduits dans un système d'analyse pour montrer leurs sensibilités aux cations Cd2+ en milieu liquide. Dans le but de développer des capteurs à reconnaissance antigène/anticorps, un peptide antigénique a été immobilisé par liaison α-oxo-semicarbazone sur une monocouche autoassemblée (SAMs). Le greffage du peptide et la reconnaissance de l'anticorps ont été suivis en temps réel sur le transducteur piézoélectrique. La microscopie de fluorescence ainsi qu'une analyse de surface par AFM ont permis de confirmer ces interactions spécifiques. Dans le cas du couple HA/anti-HA étudié le domaine de linéarité de la réponse du capteur est compris entre 0,1 µg. ML-1 et 5,0 µg. ML-1. Aux vues de ces résultats, la caractérisation gravimétrique de ce type d'interaction biomoléculaire est une voie complémentaire à la fluorescence utilisée communément en analyse biologique

The surface functionalization of guided-SH-SAW (Shear Horizontal – Surface Acoustic Wave) transducers was carried out to prepare layers for heavy metals chelation and antibodies recognition. For the preparation of the chemical sensors, a thiourea molecule acting as a chelating agent for heavy metals was grafted on the top-layer of the transducer. This covalent immobilization was obtained by amide bonds through primary amine groups immobilized on the device by the chemisorption of the 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES). The acoustic properties of the devices were mainly related to the nanometric thickness of the layers, which proved chemisorption of APTES was an efficient method to prepare a chemical acoustic sensor. The thiourea modified transducer was inserted in a microfluidic analysis system to prove its sensitivity for cadmium ions in liquid media. In the aim to develop bio-chemical sensors based on antigen/antibody recognition, a functionalization way based on SAMs of semicarbazyde functions leading to an α-oxo-semicarbazone bond with antigenic peptide is described. The first interest was to observe in real-time the immobilization of the peptide on the surface, followed by the monitoring of the antibody recognition (linear sensitivity range for HA antibody: 0. 1 µg. ML-1 to 5. 0 µg. Ml-1). Based on these results, this gravimetric determination is a promising complementary route for antibodies analysis