Bio-sensing 2.0 : Outils de mesure électriques et optiques pour le développement d'une plateforme d'investigation pour les interactions de bio-surface

Bio-sensing 2.0 : Electrical and optical measurement tools Towards a research platform for investigating bio-surface interactions

• Auteur / Autrice : Patrik Aspermair
• Direction : Sabine Szunerits, Wolfgang Knoll
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et Nanotechnologies, Acoustique et Télécommunications
• Date : Soutenance le 17/12/2019
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021) en cotutelle avec Universität für Bodenkultur (Vienne)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aptamères

Dispositifs électrooptiques

Transducteurs

Biocapteurs

Capteurs optiques

Graphène

Résonance plasmonique de surface

Transistors organiques à effet de champ

Mots clés libres

Analytes

Sensing platform

Résumé

Le choix entre les principes de détection optique et les concepts électriques pour un diagnostic biomédical n’a pas encore été décidée. Ces deux approches continuent à offrir des solutions pour une détection rapide, multiplexée, simple et peu coûteuse de molécules biologiques pertinentes. Toutefois, s’il s’agit de détecter de petits analytes et/ou si la densité de liaison d’analyte à la surface du transducteur est faible, les détections optiques sans marquages posent des problèmes. Dans ce travail, une plate-forme de détection innovante et polyvalente, combinant un dispositif de lecture électrique et optique pour comparer les signaux lors d’une reconnaissance biologique en temps réel, a été développée. Elle est basée sur le couplage de la lecture d'un transistor à effet de champ (gFET) à base de graphène avec celle de la résonance plasmonique de surface (SPR). Divers types de liaison dont la biotine/neutravidine, l’ANP/ADN et l’aptamère ssARN/ssADN pour la détection de protéines ont été étudiés et les résultats discutés.

The race in biomedical diagnostics between optical detection principles and electrical concepts is not decided yet. Both approaches continue to offer solutions for fast, multiplexed, simple and cheap detection of biological relevant molecules. However, if it comes to the detection of small analytes and/or if the achievable analyte binding density at the transducer surface is low, label-free optical detection schemes have a problem because the change in the optical interfacial architecture induced by the mere binding of the analyte may be simply too minute to be detected. In this work, an innovative and versatile sensing platform, combining an electrical and optical read-out device to compare the different signal behaviors during a biological binding event in real time was developed. It is based in coupling the read out of a graphene-based field-effect transistor (gFET) with that of surface plasmon resonance (SPR). Various binding events including biotin/neutravidin, PNA/DNA and ssRNA/ssDNA aptamers for protein detection were investigated and the results discussed.