Biofonctionnalisation de semiconducteurs par l’intermédiaire de peptides extraits par la technologie "phage display" : Application à la Biodétection avec des structures artificielles

• Auteur / Autrice : Elias Estephan
• Direction : Csilla Gergely
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biophysique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactériophages

Peptides

Semiconducteurs

Biocapteurs

Mots clés libres

Biofonctionnalisation

Phage Display

Peptides

Semiconducteurs

Biocapteurs

Bactériophage

Résumé

La réalisation de dispositifs hybrides (organique /inorganique) est indispensable dans le domaine biomédical, et des nanotechnologies, pour le développement de nouveaux matériaux et la réalisation de biocapteurs. Pour les applications de biodétection, le problème principal est de rendre les matériaux inorganiques compatibles, stables et non toxiques. Dans le passé, de nombreuses méthodes ont été étudiées; nous proposons une méthode alternative prometteuse qui est la fonctionnalisation avec des peptides qui reconnaissent spécifiquement certains matériaux. Les peptides d'adhésion pour treize semi-conducteurs, le GaAs (100), GaAs (111), GaN (0001), InAs (100), InP (001), InP (111), GaSb (100), ZnTe (100), ZnSe (100), CdSe (100), Si (100) dopé (n), et deux types de Si (100) dopé (p) ont été élaborés par la technique « phage display ». La réelle affinité des peptides obtenus a été étudiée avec des techniques microscopiques et spectroscopiques. Ensuite, le peptide spécifique du silicium fortement dopé (p) a été utilisé pour la fonctionnalisation du silicium poreux. L'adsorption et la détection d'une biomolécule ont été suivies principalement par réflectivité spéculaire et les résultats ont été comparés avec la méthode de silanisation. Les résultats démontrent une nette amélioration dans le seuil de détection moléculaire quand les biocapteurs sont fonctionnalisés avec les peptides. La fonctionnalisation et le couplage d'une biomolécule à un cristal photonique ont été suivis en optique non-linéaire. L'amplification de la génération de seconde harmonique a été révélée suite à la liaison peptide biotinylé-streptavidine, conduisant à une haute sensibilité de détection moléculaire.

The realization of hybrid devices (organic / inorganic) is indispensable in the biomedical field for the progress of nanotechnology, the development of new materials and fabrication of biosensors. For biosensing applications, the challenge is to render the used inorganic materials compatible, stable, and non-toxic by biofonctionnalisation. Although in the past a number of surface modification methods have been used, we propose an original, alternative way of functionalization with peptides that specifically recognize semiconductor surfaces. The adhesion peptides for thirteen semiconductors, the GaAs (100), GaAs (111), GaN (0001), InAs (100), InP (001), InP (111), GaSb (100), ZnTe (100), ZnSe (100), CdSe (100), n-doped Si (100), and two types of p-doped Si (100) were elaborated via the "phage display" technology. Real affinity of the obtained specific peptides was extensively studied by microscopic and spectroscopic techniques. Then, the specific peptide expressed for the highly (p) doped silicon was used for the functionalization of porous silicon; adsorption and detection of biomolecules were monitored primarily by the specular reflectivity. When comparing with the traditional silanization method, functionalizing porous silicon, via the peptide- route, reveals high quality surfaces where molecular detection is much enhanced. Functionalization and coupling of a biomolecule to a photonic crystal were monitored by non-linear optics. Enhanced second-harmonic generation was observed when streptavidin bound to biotinylated peptide, leading to a high sensitivity molecular detection.