Élaboration de la silice magnétique colloïdale pour application en biologie moléculaire : extraction des acides nucléiques

par Ahmad Bitar

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Abdelhamid Elaissari et de Hatem Fessi.

Soutenue le 01-07-2013

à Lyon 1 , dans le cadre de École Doctorale de Chimie (Lyon) , en partenariat avec Laboratoire d'Automatique et de Génie des Procédés (Lyon) (équipe de recherche) .

Le président du jury était Pierre Lantéri.

Le jury était composé de Ronan Le Dantec.

Les rapporteurs étaient Teresa Basinska, José M. G. Martinho.


  • Résumé

    Le diagnostic moléculaire est un diagnostic basé sur l’analyse des acides nucléiques nécessite incontestablement la préparation d’échantillon. Cette préparation à pour objectif d’extraire des acides nucléiques d’un milieu généralement très complexe, de les purifier, de les concentrer voir les transporter dans des microsystèmes utilisés comme outils de diagnostic. Aujourd’hui, l’utilisation de nouvelles technologies et en particulier l’utilisation de supports solides ont permis de palier à un grand nombre de problèmes comparé aux méthodes conventionnelles. L’évolution de ces supports solides en particules colloïdales a permis de répondre à la demande des nouvelles technologies en apportant, une grande surface spécifique, une séparation rapide suite au caractère magnétique, un transport simple dans les microsystèmes et une chimie de surface modulable pour une bonne extraction de l’analyte recherchée. Ainsi, l’objet de cette étude est la synthèse de la silice magnétique submicronique en taille pour l’extraction des acides nucléiques. La synthèse de la silice magnétique a été conduite en trois étapes. Dans un premier temps, la synthèse de ferrofluide organique a été réalisée par coprécipitation des chlorures ferriques et ferreux en basic avant transfert en milieu organique. La deuxième étape a été la préparation d’émulsions magnétiques stables, fortement magnétiques (pour une séparation rapide) et de taille relativement homogène et reproductible. Le ferrofluide préparé organique préparé a été émulsionné pour préparer une émulsion huile dans l’eau (O/W) en utilisant un tensioactif anionique. L’émulsion magnétique a été ensuite encapsulée par une écorce de silice via le procédé sol-gel. Le procédé d’encapsulation a été optimisé via une étude systématique et par une caractérisation physicochimie et colloïdale complète de particules. La caractérisation morphologique des particules obtenues a montré une structure coeur magnétique et une écorce de silice parfaitement homogène. Ces particules de silice magnétique ont été utilisées pour étudier l’adsorption des acides nucléiques (fragment d’ADN) en fonction du pH et de la salinité. Les résultats montrent une bonne capacité d’adsorption des acides nucléiques et également un bon relargage. Ce résultat encourageant montre que ces particules peuvent être utilisées dans le diagnostic moléculaire où l’extraction, la purification et la concentration des acides nucléiques sont très recherchées

  • Titre traduit

    Preparation of colloidal silica magnetic particles for molecular biology application : nucleic acids extraction


  • Résumé

    Currently, the genetics and DNA-based applications are developing very vast. All these applications such as gene therapy, diagnosis and PCR (polymerase chain reaction) require a previous step, which is the isolation and purification of genetic materials from their compartment. Taking care that the extraction method should produce the DNA in high purification state and in good conditions. The DNA extraction and purification are well known from long time ago, but these methods are time and organic solvents consuming. Nowadays, new nanotechnology-based techniques allow establishing rapid, efficient, environment respecting and cheaper isolation methods for DNA extraction. Silica-coated magnetic emulsions as a form of core-shell were successfully synthesized for magnetic separation of DNA. Magnetic core is the separation tool and silica shell is the DNA capturer and releaser part. The silica-coated magnetic emulsions synthesis was carried out in three steps. Starting from the organic ferrofluid synthesis by the coprecipitation of ferrous and ferric chlorides in aqueous ammonium hydroxide solution. The iron oxide nanoparticles were coated with oleic acid layer and redispersed in octane. Second step consisted of preparation of magnetic emulsion. The obtained ferrofluids used as oil to prepare oil in water emulsion (O/W) and SDS was used as surfactant. Then, the magnetic emulsion particles, the magnetic droplets, were coated with silica shell using the sol-gel process. The encapsulation was performed using TEOS as silica precursor and its hydrolysis was catalyzed by ammonium hydroxide. Particles characterization showed that the performed synthesis produced perfect core-shell particles. These particles have been used to study the DNA binding in different conditions of pH, ionic strength and DNA concentration in solution. Results show good fixation and release of DNA molecules by the silica magnetic particles. In addition to the extraction results, the colloidal stability and speed separation of silica coated magnetic particles, these particles can be recommended as strong DNA separation tools


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Claude Bernard. Service commun de la documentation. Bibliothèque numérique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.