Gold nanoparticles as nanostructuring and transduction agents for biosensors. Application in the immunodetection of diclofenac and enterotoxin A from S.aureus
Les nanoparticules d'or comme agents de nanostructuration et de transduction pour les biocapteurs. Application à l'immunodétection du diclofénac et de l'entérotoxine A de S. aureus
Résumé
This project focussed on the asset of gold nanoparticles (GNPs) in the build up of piezoelectric and plasmonic immunosensors. Two strategies were implemented, taking advantage of the unique physico-chemical features of GNPs. The first approach consisted in nanostructuring the surface of piezoelectric sensors by GNPs, to exploit their high surface / volume ratio. The second approach consisted in employing the GNPs as transducer in colorimetric biosensors, by making use of their optical properties. In a first part, nanostructuration of planar materials covered with gold or silicon by GNPs (14 nm) was achieved. Each step of the construction of thin films of GNPs was checked by various surface characterization techniques, including contact angle measurements, IR spectroscopy, XPS and SEM. These surfaces were then employed in the development of piezoelectric immunosensors for the detection of the pharmaceutical pollutant diclofenac and staphylococcal enterotoxin A (SEA), a bacterial toxin produced by S. aureus. The input of GNPs was evidenced by comparison with the performances of planar immunosensors. In a second part, the build up of a colorimetric immunosensor operating in the homogeneous phase was achieved by making use of the shift of the localized surface plasmon resonance (LSPR) band resulting from the change of local refraction index induced by the immunological reaction between SEA and GNP-anti-SEA bioconjugate. These studies establish a model for the development of immunosensor for a rapid detection in the ng/mL range.
Ce travail s’est focalisé sur l’apport des nanoparticules d’or (GNPs) dans la construction d’immunocapteurs piézoélectriques et plasmoniques. Deux stratégies ont été mises en œuvre, mettant à profit les propriétés physico-chimiques uniques des GNPs La première approche a consisté à nanostructurer la surface de capteurs piézoélectriques par des GNPs en exploitant leur haut rapport volume / surface. La deuxième stratégie a consisté à employer les GNPs comme transducteur de biocapteurs colorimétriques en exploitant leurs propriétés optiques. Dans une première partie, la nanostructuration de matériaux plans recouverts d'or ou de silicium par des GNPs (14 nm) a été réalisée. Chaque étape d'élaboration des films fins de nanoparticules a été vérifiée par différentes techniques de caractérisation de surface comme la mesure d’angle de contact, la spectroscopie IR, XPS et MEB. Ces surfaces ont été ensuite employées au développement d’immunocapteurs piézoélectriques pour la détection de diclofénac, un polluant pharmaceutique et d’entérotoxine A (SEA), une toxine bactérienne produite par la bactérie S. aureus.L’apport des GNPs a été mis en évidence par comparaison des performances des immunocapteurs plans et nanostructurés. Dans une deuxième partie, la construction d’un immunocapteur colorimétrique opérant en phase homogène a été réalisée en mettant à profit le changement de la position de la bande de résonance localisée de plasmon de surface (LSPR) résultant du changement d'indice de réfraction local induit par la réaction immunologique entre la SEA et un bioconjugué GNP-anti-SEA. Ces études constituent une alternative séduisante pour la détection rapide dans la gamme du ng/mL.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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