Préparation de Particules de Latex Magnétiques Thermosensibles pour la Séparation des Acides Nucléiques (ADN/ARN)

Preparation of Temperature Responsive Magnetic Polymer Particles for Nucleic Acid (DNA/RNA) Separation

• Auteur / Autrice : Md Mahbubor Rahman
• Direction : Abdelhamid Elaissari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 12/12/2011
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Automatique et de Génie des Procédés (Lyon)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Cloarec
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdelhamid Elaissari, Ali Laayoun, Hatem Fessi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jacqueline Forcada, Daniel Horák

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanoparticules magnétiques

Séparation

Acides nucléiques

Mots clés libres

Séparation des acides nucléiques

Particules de latex magnétiques

Nucleic acid separation

Magnetic polymer particles

Résumé

Le problème dans le diagnostique biomédical réside non seulement dans les outils de détections mais aussi dans la préparation des échantillons qui nécessitent impérativement un prés traitement. Ce prétraitement consiste à libérer le matériel nucléique (ADN/ ARN) dans le milieu et le capturer et le purifier par la suite avant les étapes d'amplification et de détection. Ainsi, l'utilisation de nanoparticules de latex magnétiques stimulables permettra non seulement d'augmenter la sensibilité de certains testes, mais aussi une possible utilisation dans des automates ou intégration dans des microsystèmes ou la rapidité de séparation magnétiques. Ainsi, l'objectif de cette étude est d'élaborer de particules de latex magnétiques stimulables pour le transport des acides nucléiques. Des émulsions magnétiques (huile magnétique/eau) sont encapsulées par polymérisation radicalaire en milieu dispersé. La polymérisation est réalisée en réacteur fermé en utilisant le persulfate de potassium comme amorceur (KPS), un mélange de monomères styrène 60%/DVB 40% ou DVB. L'optimisation de ces deux formulations permet l'obtention de particules parfaitement coeur-écorce. L'utilisation de ces particules magnétiques semences de polymérisation par précipitation a permet l'obtention de particules magnétiques cationiques et thermosensibles. L'utilisation d'un agent de réticulation est indispensable à l'obtention d'une écorce sensible à la température et l'utilisation d'un monomère aminé (AEMH) et un amorceur cationique (V50) sont indispensables pour l'obtention de particules de latex magnétiques cationiques (amine et amidine en surface). L'évaluation de ces particules lors de la capture des acides nucléiques a montré une influence marquée de la température d'analyse sur le pourcentage d'adsorption et de désorption. Ces valeurs sont plus élevées pour l'adsorption à 18°C et pour la désorption à 40°C. La synthèse de particules de latex magnétiques fonctionnalisées par l'acide phenyl boronique a été réalisée en utilisant le NIPAM, le MBA et l'APB. Les particules obtenues sont sensibles à la température et ai glucose. Des particules thermosensibles carboxyliques via l'acide acrymique (AA) ont été fonctionnalisée par greffage chimique en utilisant l'amino acide pheny boronique. Les deux types de particules montrent une sensibilité à la température et également au glucose. La fixation spécifique de l'ARN a été examiné et la tendance des résultats montre une immobilisation sensible au pH et la température

The use of nucleic acid (DNA/RNA) as a diagnostic and therapeutic molecule has become promising in biomedical field. The particles having magnetic and temperature responsive property could be of great interest for better use in controlled switching nucleic acid separation, purification and concentrating. The aim of this work is to prepare functionalized temperature responsive magnetic polymer particles and to use them as efficient solid support for the extraction of nucleic acids (DNA/RNA) from any biological sample. Here, we report amine (NH2) and boronic acid [-B(OH)2] functionalized temperature responsive magnetic polymer particles synthesis, characterization and application in nucleic acid separation. Divinylbenzene (DVB) cross-linked magnetic polystyrene (PSt) particles were prepared first by seed emulsion polymerization of DVB and St in the presence of oil-in-water (o/w) magnetic emulsion. Thereafter, DVB cross-linked magnetic polystyrene particles were functionalized by the seed precipitation polymerization of N-isopropylacrylamide (NIPAm) with either of the functional monomer aminoethylmethacrylate hydrochloride (AEMH), vinylphenylboronic acid (VPBA) or acrylic acid (AA).Moreover, aminophenylboronic acid (APBA) were grafted onto carboxylic acid functionalized temperature responsive magnetic particles. All of the prepared magnetic particles were successfully characterized to obtain the morphology, surface functionality, chemical composition, colloidal properties in terms of size and zeta potential and magnetic property of the particles. Importantly, size shrinkage upon heating attests temperature responsiveness of magnetic polymer particle. Further investigation revealed that only amine or boronic acid group containing magnetic polymer particles are able to separate nucleic acid. Interestingly, RNA adsorption is strongly occurred than that of DNA onto boronic acid magnetic polymer particles due to the opportunity of boronate ester formation with cis-diol of RNA. The prepare temperature magnetic polymer particles would be a potential candidate to develop an automated microsystem device for nucleic acid separation