Modification de surfaces électrochimiques par des nanoparticules d'or pour la détection de molécules impliquées dans le stress oxydant

par Guillaume Gotti

Thèse de doctorat en Génie des procédés et de l'environnement

Sous la direction de Pierre Gros et de Katia Fajerwerg.

Soutenue en 2013

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Le stress oxydant est un phénomène biologique résultant d'un déséquilibre entre des espèces pro- et antioxydantes qui peut être impliqué dans les premiers stades de nombreuses pathologies telles que le cancer ou encore des maladies neurodégénératives. La détection des molécules impliquées dans le stress oxydant est donc un enjeu majeur en termes de santé publique. De par sa simplicité, sa rapidité et son faible coût, l'électrochimie représente une méthode de choix pour la détection du dioxygène dissous et du peroxyde d'hydrogène, deux précurseurs d'espèces délétères plus réactives en milieu biologique. Dans ce travail, une étude du comportement électrochimique de O2 et H2O2 en milieu neutre a été réalisée par voltammétries cyclique et à l'état stationnaire, tout d'abord sur des matériaux massifs non modifiés (or et carbone vitreux). Afin de servir de référence et combler une lacune de la bibliographie, les coefficients de transfert de charge ont été déterminés pour la réduction de O2 et pour l'oxydation de H2O2 en utilisant la méthode de Tafel et celle de Koutecky-Levich, puis comparés à ceux obtenus en milieux acide et basique. Dans une deuxième partie, des électrodes de carbone vitreux fonctionnalisées par des nanoparticules d'or ont été préparées selon deux voies : l'électrodépôt direct à partir d'un précurseur d'or et le dépôt par adsorption d'une solution colloïdale d'or synthétisée en milieu aqueux. Afin de montrer les propriétés électrocatalytiques des nanoparticules d'or, les coefficients de transfert de charge ont été déterminés pour la réduction de O2 et pour l'oxydation de H2O2 et comparés à ceux obtenus sur matériaux massifs. À partir des différents matériaux utilisés, des étalonnages séparés ont été réalisés pour les deux molécules cibles, puis une détection simultanée a été envisagée par voltammétrie cyclique afin de réaliser une preuve de concept pour un futur capteur

  • Titre traduit

    Electrochimical surface modification by gold nanoparticles for the monitoring of molecules involved in oxidative stress


  • Résumé

    Oxidative stress is a biological phenomenon resulting from an imbalance between oxidant and antioxidant species which can be involved in the early stages of many pathologies such as cancer or neurodegenerative diseases. The detection of molecules involved in the oxidative stress is a major issue in terms of public health. Due to its simplicity, fast-response time and low cost, electrochemistry is a method of interest for the detection of dissolved oxygen and hydrogen peroxide, two precursors of more deleterious reactive species in a biological medium. In this work a study of the electrochemical behavior of O2 and H2O2 under neutral conditions was performed by cyclic and steady-state voltammetries, first on bulk unmodified materials (glassy carbon and gold). In order to be further used as a reference and fill a lack in the literature, the charge transfer coefficients were determined for O2 reduction and H2O2 oxidation using Tafel and Koutecky-Levich methods and were compared to those obtained in acidic and basic media. In a second part, gold nanoparticles functionalized glassy carbon electrodes were prepared by two ways: direct electrodeposition from a gold precursor and deposition by adsorption of colloidal gold solution synthesized in aqueous medium. To demonstrate the electrocatalytic properties of those gold nanoparticles, the charge transfer coefficients were determined for O2 reduction and H2O2 oxidation and compared with those obtained on bulk materials. From the different materials used, separate calibrations were made for the two target molecules, and then a simultaneous detection was proposed by cyclic voltammetry to achieve the proof of concept for future sensor

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Informations

  • Détails : 1 vol. (278 p.)
  • Annexes : Références bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2013 TOU3 0242
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