Conception d’un biocapteur SPR à base de nanoparticules à haut indice de réfraction déposées sur un film d’or

Conception of a SPR biosensor based on high refractive index nanoparticles deposited on gold thin film

• Auteur / Autrice : Pier Andrea Berling
• Direction : Benoît Pichon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique des matériaux
• Date : Soutenance le 03/02/2022
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Corinne Petit
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Grégory Barbillon, Grégory Francius

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résonance plasmonique de surface

Nanoparticules d'oxyde de fer

Nanoparticules d'or

Biocapteurs

Mots clés libres

Nanoparticules

Capteur

Résonance plasmon de surface

Chimie CuAAC clic

Protéines

Régénération

Nanoparticles

Biosensor

Surface plasmon resonance

CuAAC click chemistry

Proteins

Regeneration

Résumé

La conception d’un biocapteur SPR performant peut s’avérer compliquée. C’est pourquoi beaucoup de biocapteurs utilisent des labels pour augmenter leur sensibilité pour pouvoir détecter de faibles quantités d’analyte. La méthode de conception du biocapteur présentée ici permet de s’affranchir de l’utilisation de labels tout en augmentant la sensibilité du biocapteur grâce aux nanoparticules d’oxyde de fer et leur indice de réfraction. L’assemblage par chimie « clic » permet de contrôler l’assemblage des nanoparticules et de faire en sorte qu’elles soient assemblées covalament sur la surface d’or. Les nanoparticules déposées sur une surface d’or sont le pilier du biocapteur. L’or utilisé pour ses propriétés plasmonqiue couplé avec les nanoparticules augmentant la surface spécifique et l’indice de réfraction de la surface permettent de détecter de faibles quantités d’analytes. Une fois l’assemblage de nanoparticules effectuées il est possible de greffer par chimie « clic » toute sorte de bio-récepteur à la surface des nanoparticules, conférant ainsi au biocapteur une grande versatilité et un champ d’applications étendu. Le biocapteur ainsi conçu peut être régénéré, pour pouvoir être utilisé plusieurs fois, en utilisant les surfactants adéquats.

Designing a high-performance SPR biosensor can be complicated. For this reason, many biosensors use labels to increases their sensitivity in order to detect small amounts of analytes. The sensor design method presented in this work allows us to avoid the use of labels while increasing the sensitivity of the biosensor thanks to iron oxide nanoparticles and their high refractive index. The assembly by « click » chemistry allows us to control the assembly of the nanoparticles and to make sure they are covalently assembled on the gold surface. The use of gold substrate used for its plasmonic properties coupled with the nanoparticles increasing the specific surface and the refractive index allow the detection of small quantities of analytes. Once the assembly of nanoparticles is done, its possible to graft by « click » chemistry any kind of biorecteptor on the surface of the nanoparticles, conferring to the biosensor a great versatility and a wide field of applications. The biosensors thus designed can be regenrated, so that it can be used several times, by using the appropieted surfactants.