Conception d'un biocapteur à l'aide d'un interferomètre Mach-Zehnder pour la mesure sans modulation de la concentation de molécules non marquées, optimisation pour la mesure in situ et in vivo de la perméabilité capillaro-alvéolaire

par Pierre-Olivier Bagnaninchi

Thèse de doctorat en Modélisation et instrumentation en médecine et biologie

Sous la direction de Thierry Herve.

Soutenue en 2001

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015) .

mots clés

• Biocapteurs
• Interféromètres
• Capillaires -- Perméabilité -- Mesure
• Alvéoles pulmonaires -- Perméabilité -- Mesure

Résumé

Nous avons developpé les concepts nécessaires à la réalisation d'un biocapteur sans modulation pour la mesure d'une concentration de molécules non marquées. Le principe de sélectivité repose sur les réactions spécifiques ligand-récepteur dont l'omniprésence dans le domaine du vivant augure d'une multitude d'applications. Une attention particulière est apportée à l'optimisation de la sensibilité. A cette fin l'ensemble des phénomènes optiques et biochimiques impliqués sont pris en considérations. Leur interaction est modélisée par une transposition de la méthode EMA au domaine des biocapteurs optiques. Des contraintes déterminées par l'application envisagée, sur la structure du capteur sont énoncées pour se dispenser de modulation sans ambiguïté de mesure. Ces considérations sont appliquées à la conception d'un biocapteur pour la mesure in situ et in vivo de la perméabilité capillaro-alvéolaire. Les structures de la fenêtre sensible et du transducteur sont déterminées pour répondre précisément aux critères de l'application et mener à une détection sans modulation.

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Résumé

During this thesis we developed the concepts needed for the realisation of an optical biosensor based on a Mach-Zehnder interferometer to measure unlabeled analyte concentration. Special attention was paid to the sensitivity optimisation and selectivity is in part assured by specific receptors fixed on a polymer biointerface. Consequently both optical and biological parameters were taking account. Their interaction has been modelled through an EMA method applied to the optical biosensor field. It appears that sensitivity and selectivity aren't due respectively to transducer and biointerface but to both. Furthermore structural constraints and rules have been established in order to exempt from modulate the signal and to measure the concentration without ambiguity. All this precepts have been applied to the elaboration of a biosensor for measurement of lung capillary-alveolar macromolecule permeability. Transducer structure and biointerface composition were determined to answer adequately to the application criteria and to lead to a detection without modulation.