AbstractsBiology & Animal Science

Integration of proteins with organic electrochemical transistors for sensing applications

by Xenofon Strakosas




Institution: Saint-Etienne, EMSE
Department:
Year: 2015
Keywords: OECT; Enzymatic sensors; Biofunctionalization; OECT; Biofunctionalization; Enzymatic sensors;
Record ID: 1151467
Full text PDF: http://www.theses.fr/2015EMSE0774/document


Abstract

Le domaine de la bioélectronique, qui couple l'électronique et la biologie, présente un fort potentiel pour le développement de nouveaux outils biomédicaux. Les dispositifs à base d’électronique organique sont particulièrement prometteurs; l'utilisation de ces matériaux organiques confère une interface idéale entre les mondes biologique et électronique en raison de leur biocompatibilité et de leur possible grande flexibilité. Le transistor électrochimique organique (OECT) représente un dispositif prometteur dans ce domaine. Des OECT ont par exemple été intégrés dans des systèmes permettant de détecter localement l’activité ionique/biomoléculaire, de mesurer l'activité d'une cellule unique, mais aussi d’effectuer la caractérisation de tissus et le suivi du fonctionnement d’organes entiers. L'OECT est un dispositif extrêmement polyvalent qui apparaît comme un outil thérapeutique et de diagnostic de première importance. L'utilisation de matériaux organiques tels que les polymères conducteurs, rend l‘OECT adaptable pour une large gamme d'applications. Un exemple représentatif est le capteur de glucose. L'OECT, en raison de ses propriétés d'amplification, peut augmenter ces courants de plusieurs ordres de grandeurs. Utilisé comme capteur de glucose, il montre une forte sensibilité et des limites de détection des concentrations de l’ordre du nanomolar. Cependant, en dehors d’une meilleure précision de mesure, la stabilité est nécessaire pour les applications à long terme. Par exemple, ces capteurs se doivent d'enregistrer en continu les variations de glycémie chez des personnes pendant plusieurs jours et sans défaillance. Le glucose est la source d'énergie principale du cerveau. Ainsi, l'enregistrement de la modulation des niveaux de glucose avant et/ou pendant la crise d'épilepsie peut donner beaucoup d'informations dans la compréhension de cette maladie. Pour des applications à long termes, une liaison covalente de la biomolécule est préférable.La biofonctionnalisation des polymères conducteurs, qui sont utilisés comme matières actives dans les OECTs, est une étape obligatoire qui mettra en évidence les propriétés de l’OECT telles que la biocompatibilité, la stabilité, et la fonctionnalité. Dans ce travail, des méthodes de biofonctionnalisation du poly (3,4-éthylènedioxythiophène) dopé avec des anions de tosylate (PEDOT: TOS) ou dopé avec du poly (styrène sulfonate) (PEDOT: PSS) ont été développéeset ont conduitsent à des améliorations telles que la biocompatibilité accrue avec les cellules et à une stabilité accrue pour les applications de détection. En outre, nous avons étudié l'utilisation de liquides ioniques en combinaison avec des polymères réticulables comme alternatives aux électrolytes conventionnelles. Ces gels ioniques électrolytes ont amélioré la stabilité des enregistrements électrophysiologiques. Enfin, des mesures in vitro de l'activité métabolique de la cellule ont été effectuées. Le suivi de l'absorption du glucose et de la conversion en lactate fournit des informations sur la santé des cellules…