Développement et optimisation de nouveaux (bio)capteurs conductimétriques basés sur une zéolite naturelle pour la détermination de l’ammonium, de l’urée et de la L-arginine

Development and optimization of the novel conductometric (bio)sensors based on natural zeolite for ammonium, urea and L-arginine determination

• Auteur / Autrice : Olga Saiapina
• Direction : Nicole Jaffrezic-Renault, Sergiy Dzyadevych
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie
• Date : Soutenance le 23/05/2012
• Etablissement(s) : Lyon 1 en cotutelle avec Académie Nationale des sciences de l'Ukraine. Institut de Biologie moléculaire et de génétique (Kiev)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences Analytiques. Lsa
• Jury : Président / Présidente : Alain Walcarius
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Oleksandr Kukla, Christine Mousty

Mots clés

Mots clés contrôlés

Qualité -- Contrôle

Arginase

Microcapteurs

Ammonium

Mots clés libres

Clinoptilolite

Détection de l’ammonium

Microcapteur conductimétrique

Uréase

Arginase

Détermination de la L-arginine

Contrôle de la qualité

Sérum

Clinoptilolite

Ammonium detection

Conductometric microsensor

Urease

Arginase

L-arginine determination

Quality control

Serum

Résumé

Le travail de la thèse présente une série de (bio)capteurs conductimétriques, à base de la clinoptilolite, pour la détermination de l’ammonium, de l’urée et de la L-arginine. La clinoptilolite, le matériau nanométrique, possédant des propriétés de la sorption intrinsèque et une capacité d’échange cationique vis-à-vis des espèces ammonium, a été d’abord utilisée pour la réalisation d’un microcapteur conductimétrique sélectif à NH4+. Ci-après, une application de ce nanomatériau dans les biocapteurs est favorable pour le fonctionnement dans les solutions tampons multicomposants. Parmi plusieurs variantes de biocapteurs à l’urée à base de la zéolite, la plus intéressante est le biocapteur, dans lequel la couche de la clinoptilolite, déposée sur le transducteur, a été recouverte par le dépôt de la couche de l’uréase et de la zéolite. Pour l’élaboration d’un biocapteur conductimétrique hautement sensible pour la détermination de la L-arginine, l’arginase et l’uréase ont été co-réticulées sur le transducteur. Une détermination quantitative de la L-arginine dans une solution buvable « Arginine Veyron » a montré un fort accord avec les données fournies par le producteur. Une procédure détaillée de l’optimisation du biocapteur conductimétrique pour la détection de la L-arginine dans le sérum bovin a été proposée. La clinoptilolite a été également appliquée comme un modificateur dans la co-immobilisation de l’arginase et l’uréase pour améliorer les caractéristiques analytiques de biocapteur conductimétriques pour la détermination de la L-arginine

Currentwork presents a serie of conductometric (bio)sensors based on clinoptilolite, for ammonium, urea and L-arginine determination. Clinoptilolite, a nanoscale material possessing exceptional sorption and cation-exchange properties toward ammonium species, was initially used for the development of NH4+-selective conductometric microsensor. The clinoptilolite-based microsensor was selective toward ammonium in the presence of interferences that are commonly found along with ammonium in natural waters. Hereafter, an application of this nanomaterial in biosensors is favorable for operation in multicomponent buffer solutions. Among the several variants of the urea biosensors based on zeolite, considerably better characteristics were obtained for the biosensor comprising a clinoptilolite adlayer and an upper layer of immobilized urease and zeolite. In the work, for first time was developed a highly sensitive conductometric biosensor for L-arginine determination based on arginase and urease co-immobilized in a single membrane. The results of a quantitative determination of L-arginine in a drinkable solution “Arginine Veyron”, obtained by the biosensor, were in high correlation with the data provided by the producer. The L-arginine conductometric biosensor was optimized for the serum analysis. Clinoptilolite was also applied as a modifier in co-immobilization of arginase and urease for the improvement of analytical characteristics of the conductometric biosensor for L-arginine determination