Electrodes fonctionnalisées par réduction de sels de diazonium électroactifs : détection électrochimique directe et multiplexée d'ADN sur des réseaux sérigraphiés : application à la bactérie M. turberculosis

Electrodes functionalized by reduction of electroactive diazonium salts : direct and multiplexed electrochemical detection of DNA on screen printed electrode arrays : application to the bacterium M. tuberculosis

• Auteur / Autrice : Viet Hai Le
• Direction : Minh Chau Pham, Benoît Piro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Surfaces, interfaces, matériaux fonctionnels
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tuberculose

Détecteurs électrochimiques

Réduction (chimie)

Chimie des surfaces

Mots clés libres

Sels de diazonium

Résumé

Ce travail présente le développement d'un biocapteur électrochimique à ADN, à détection directe (signal-on label-free, reagentless), sensible et sélectif. Ce biocapteur a été réalisé sur des surfaces de carbone fonctionnalisées par des couches organiques électroactives ultraminces et bifonctionnelles obtenues par électroréduction d'un mélange de sels de diazonium. Après une présentation générale des différents types de biocapteurs électrochimiques à base de couches organiques électroactives, de l'aspect général de 1a fonctionnalisation de surface par réduction de sels de diazonium et de ses applications dans le domaine de biocapteurs, nous avons présenté nos résultats dans le détail : synthèse et caractérisations du dérivé électrogreffable Jug-S-Ph-NH2, fonctionnalisation des surfaces, caractérisations de ces surfaces (IRTF, XPS VC, SWV). Différentes approches d'immobilisation des sondes de capture (ODN) par liaison covalente son discutées. Les expériences de détections électrochimiques, menées par voltammétrie à vague carrée (SWV) montrent une bonne reproductibilité des résultats et mettent en évidence d'excellentes sélectivité et sensibilité avec une limite de détection aux environs de 10 pM. Enfin, ces électrodes modifiées ont été mises en œuvre dans le cadre d'un réseau sérigraphié de 81 électrodes indépendantes, pour une application à un cas concret l'identification des clades de M. Tuberculosis via la détection électrochimique directe de 43 séquences constituant le locus CRISPR de cette bactérie. Ces réseaux d'électrodes, imprimés sur un support de circuit imprimé PCB, ont été fabriqués au laboratoire. Ce réseau est mis en œuvre dans une cellule à circulation e connecté à un système de multiplexage permettant à un potentiostat d'adresser séquentiellement chacune des électrodes. Une série d'expériences qui pouvait prendre plusieurs dizaines d'heures est aujourd'hui réduite quelques minutes.

This work presents the development of a DNA electrochemical biosensor based on direct, signal-on, sensitive and selective detection (label-free and reagentless). The biosensor was designed on carbon surfaces modified with electroactive, bifunctional organic ultrathin film by electro-reduction of a mixture of diazonium salts After an overview of current electrochemical DNA biosensors based on electroactive organic films, surface functionalization by diazonium salts reduction and application in biosensors, results are reported: synthesis and characterization of the Jug-S-Ph-NH2 derivative, electrografting to obtain Jug-S-Ph film, co electroreduction with HOOC-Ph-NH2 leading to Jug-S-Ph/Ph-COOH mixed film and surface characterizatio] by electrochemical and spectroscopic techniques (FTIR, XPS, CV, SWV). Different approaches to covalently immobilize capture probes (ODN) were studied. The electrochemical detection using SWV show very good reproducibility, excellent selectivity and sensitivity, with a detection limit of about 10 pM. Finally these modified electrodes have been implemented as part of a network of 81 independent screen printed electrodes for application to a specific case: the identification of clades of M. Tuberculosis via the direct electrochemical detection of 43 sequences constituting the CRISPR locus of this bacterium. These printei electrode arrays made on a printed circuit board (PCB) were manufactured in the laboratory. The array is implemented as part of a flow cell and connected to a multiplexing System enabling a potentiostat to sequentially address each of the electrodes. A series of experiments which previously could take several ten of hours is now reduced to a few minutes.