Nanoparticules luminescentes à base de lanthanides pour le développement de dosages immuno-enzymatiques "ELISA"

Luminescent lanthanide nanoparticles for ultrasensitive enzyme-linked immunosorbent assay "ELISA"

• Auteur / Autrice : Ali Kassir
• Direction : Loïc Charbonnière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Coudret
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Clémence Cheignon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Coudret, Agnès Hagege

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photosensibilisation (biologie)

ELISA

Luminescence

Métaux des terres rares

Nanoparticules

Mots clés libres

Nanoparticules

Lanthanides

Luminescence

ELISA

Reaction enzymatique

Photosensibilisation

Nanoparticules

Lanthanides

Luminescence

ELISA

Réaction enzymatique

Photosensibilisation

Résumé

Dans cette thèse, nous avons développé une nouvelle méthode ELISA basée sur des Ln-NPs luminescentes. Le principe était d'employer une réaction enzymatique pour convertir un substrat qui ne peut pas photosensibiliser les NPs en une forme active qui peut se coordiner à la surface et sensibiliser efficacement les ions Ln3+. La première partie a porté sur la synthèse et la caractérisation des NPs Tb et Tb/Eu. Ensuite, deux approches ont été adoptées pour développer la réaction enzymatique. La première consistait en l'hydroxylation de dérivés isophtalates catalysée par la HRP pour former le 2-hydroxyisophtalate, une unité de sensibilisation efficace des NPs. La seconde consistait en l'ortho-dimérisation des phénols catalysée par la même enzyme, où le substrat a été optimisé pour favoriser la formation d'un sensibilisateur efficace des NPs. Ce dernier a fourni des résultats très prometteurs en termes de sensibilité de détection de HRP en solution. Le système développé a été implémenté dans un ELISA complet pour la détection de l'insuline, où nous avons démontré une amélioration de la sensibilité par rapport à la méthode de détection colorimétrique du kit commercial.

In this thesis, we developed a new ELISA method based on luminescent Ln-NPs to overcome the limitations of commercial detection methods based on organic chromophores or fluorophores. The principle was to employ an enzymatic reaction to convert a substrate which cannot photosensitize the NPs into an active form that can be coordinated to the surface and efficiently sensitize Ln3+ ions. A first part focused on the synthesis and the characterization of Tb and Tb/Eu NPs. Then, two approaches were adopted to develop the enzymatic reaction. The first consisted in the hydroxylation of isophthalate derivatives catalyzed by HRP to form the 2-hydroxyisophthalate, an efficient sensitization unit of the NPs. The second consisted in the ortho-dimerization of phenols catalyzed by the same enzyme, while the substrate was optimized to promote the formation of an efficient NPs sensitizer. The latter provided very promising results in terms of sensitivity of HRP detection in solution. The developed system was then implanted in a full ELISA for insulin detection, where we demonstrated a sensitivity improvement compared to the colorimetric detection method of the commercial kit.