Dynamique des nanoparticules, polyélectrolytes et protéines dans un nanopore unique fonctionnalisé

par Tianji Ma

Projet de thèse en Ingénierie Biomoléculaire

Sous la direction de Sébastien Balme et de Jean-marc Janot.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques Balard , en partenariat avec IEM - Institut Européen des Membranes (laboratoire) et de IP2 - Interface, Physicochimie, Polymères IP2 (equipe de recherche) depuis le 01-12-2016 .


  • Résumé

    Les récentes avancées dans le domaine de la fabrication et la fonctionnalisation des « nanopores artificiels uniques » ont ouvert des perspectives très intéressantes pour la réalisation de compteur Coulter nanométrique permettant la détection de molécule unique comme l'ADN, les protéines ou les nanoparticules et la conception de membrane biomimétique. L'objectif de cette thèse sera d'étudier la dynamique d'objet (polymère déformable) dans un nanopore unique. Pour ce faire, nous travaillerons avec des nanopores de type track-etched qui présentent l'avantage d'être facilement fonctionnalisable via des auto-assemblages de polyelectrolytes ou greffage chimique. De plus, la longueur micrométrique des pores permet de s'affranchir des effets de bord et ainsi d'avoir un meilleur contrôle des forces appliquées (champs électrique ou pression). Dans un premier temps nous nous intéresseront à la fonctionnalisation des nanopores par des polymères et complexe polyelectrolytique et l'étude de leur comportement (gonflement) en fonction de stimulus externes tel que du pH, la force ionique et le voltage. Nous nous intéresserons ensuite à l'influence des propriétés de ses nanopores sur l'énergie d'entrée et la vitesse de transport des objets en fonction de leurs charges ou fonction de surface, diamètre par rapport au pore et déformabilité. Ces études se feront par deux méthodes de détections : électrique (pulse de résistance) et optique (spectroscopie confocal et FCS). Les deux méthodes permettant une détection à l'échelle de la molécule unique. Du point de vue des objets, dans un premier temps, nous nous intéressons à des nanoparticules dites non déformables, typiquement des billes de latex modifiées par différentes fonctions chimiques simples (amine, carboxyle, sulfate), ou plus complexes (polymère, protéine, ADN). Dans un second temps, nous nous focaliserons sur des objets déformables obtenus à base d'auto-assemblage de protéine : amyloïde, fibrille et protofibrille. Cette seconde partie du travail de thèse rentre dans le cadre du projet « chercheur d'avenir » nanodiag visant à développer de nouveaux outils pour le diagnostic précoce.

  • Titre traduit

    -Dynamic of the nanoparticles, polielectrolyte and proteins in a unique fonctionnalised nanopore


  • Résumé

    Recent advances in the area of single solid-state nanopore design have open very interesting opportunity in order to build Coulter counter at nanoscale which permits the single molecule detection such as DNA strain, protein or nanoparticles. This work aims to study the dynamic of objects (deformable or not) which translocate through single functionalized nanopore. To make this, we will use polymer nanopore drilled using track-etched. This nanopore can be easily functionalized by self-assembly or chemical grafting. The micrometer scale of length permits to limit the border effect and thus a better control of applied forces (pressure, electric field etc.). We will investigate the influence of nanopore properties (surface charge, hydrophobicity/hybrophylicity balance) as well as electrolyte on dynamic of objects (i) energy barrier of entrance (entropy and electrostatic component) and (ii) velocity of object as a function of their charge, chemical function, diameter and deformability. These studies will be performed following two detection methods: electric (resistive pulse) and optic (confocal spectroscopy and FCS). Both methods permit single molecule detection. At first, the studied object will be nanoparticles (non-deformable system). Basically we will use latex beads modified with basic function (amine, carboxyl or sulfate), polymer, DNA or protein. In a second time, we will focus on deformable object obtained by protein selfassembly: amyloid and/or fibrils.