Développement d'une plateforme de détection SERS à partir de monocouches auto-assemblées

Development of a SERS detection platform based on self-assembled monolayers

• Auteur / Autrice : Axelle Hachin
• Direction : Luc Vellutini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et Technologies pour le vivant
• Date : Soutenance le 21/12/2023
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Moléculaires (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Christine Durrieu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yoann Roupioz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Souhir Boujday, Yann Chevolot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biocapteurs

ADN

Nanoparticules d'or

Silicium -- Composés organiques

Monocouches moléculaires autoassemblées

Mots clés libres

Spectroscopie Raman Exaltée par effet de Surface (SERS)

Nanoparticules d'or

Biocapteur

Monocouches auto-assemblées (SAMs)

Organosilanes

Brin d’ADN

Self-Assembled Monolayers (SAMs)

Organosilanes

Gold nanoparticles

DNA strand

Biosensor

Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS)

Résumé

Les biocapteurs sont des systèmes de détection en temps réel d’espèces biologiques largement utilisés dans le diagnostic. La Spectroscopie Raman Exaltée par effet de Surface (SERS) grâce à sa capacité d’identification spécifique et sensible est un bon moyen de détecter des biomolécules (aptamère, peptide, …) à l’aide de surfaces adaptées (telles que nanostructures métalliques, nanoparticules, ...). Dans l’optique de développer un biocapteur SERS, une plateforme de détection à base de monocouche auto-assemblées (SAMs) fonctionnalisée avec des nanoparticules d’or sphériques ou cylindriques a été élaborée. Les travaux de thèse ont consisté à réaliser des SAMs à base d’organosilane porteur d’une fonction terminale azide ou amine. Les SAMs ont été modifiées ensuite par réaction avec des linkers soit par couplage peptidique soit par chimie click afin d’avoir des fonctions terminales thiols ou cyclooctynes. Ces modifications sont caractérisées par diverses techniques comme le PM-IRRAS, l’AFM, l’XPS ou le ToF-SIMS. Les nanoparticules d’or ont été immobilisées avec succès par deux voies différentes : sur des SAMs à terminaison azoture par chimie click et sur des SAMs à terminaison thiol par échange de ligand. Des premiers résultats prometteurs ont été obtenus démontrant la détection SERS du biorécepteur immobilisé sur les nanoparticules.

Biosensors are real-time detection systems for biological species widely used in diagnostics. Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS), with its specific and sensitive identification capability, is a good way of detecting biomolecules (aptamers, peptides, etc.) using suitable surfaces (such as metal nanostructures, nanoparticles, etc.). With a view to developing a SERS biosensor, a detection platform based on self-assembled monolayers (SAMs) functionalized with spherical or cylindrical gold nanoparticles was designed. The thesis work consisted in producing SAMs based on organosilane bearing an azide or amine terminal function. The SAMs were then modified by reaction with linkers, either by peptide coupling or click chemistry, to provide thiol or cyclooctyne end functions. These modifications are characterized by various techniques such as PM-IRRAS, AFM, XPS or ToF-SIMS. Gold nanoparticles have been successfully immobilized by two different routes: on azide-terminated SAMs by click chemistry and on thiol-terminated SAMs by ligand exchange. Promising initial results have been obtained demonstrating SERS detection of the bioreceptor immobilized on the nanoparticles.