Development of electrochemical based tyrosinase biosensors for the detection of organic pollutants in water
Développement de biocapteurs électrochimiques à base de tyrosinase pour la détection de polluants organiques en phase aqueuse
Résumé
This work consists of developing two types of microbiosensors; the Ion Sensitive Field Effect Transistor (ISFET) and the conductometers by using enzyme tyrosinase for the detection of pesticides and phenol derivatives in water. These biosensors were fabricated at International Training Institute for Materials Science (ITIMS) - Viet Nam by applying the spin on glass (SOG) technology. The sensors were biofunctionnalized by immobilization of the tyrosinase and the bovin serum albumine (BSA) in presence of glutaraldehyde vapor. The immobilization time, the enzyme loading, the pH, the nature of the substrate, the measure time...were optimized in order to get the best analytical characteristics. These sensors allow detecting, in the aquatic phase, phenolic derivative compounds and pesticides such as diuron and atrazine. The detection limit is of 2,15 ppb for atrazine and 2,33 ppb for diuron, the response time is 1 to 5 minutes. A relative standard deviation of the output signal was estimated at about 5% and a slight drift of 1,5 μS/hour was measured and 90% of the enzyme activity was still maintained after 23 days of storage in buffer solution at 4 °C.
Le travail de cette thèse a consisté à développer des microbiocapteurs de type ISFET (Ion Sensitive Field Effect Transistor) et conductimétrique en utilisant l'enzyme tyrosinase pour la détection de pesticides dans l'eau. Ces deux types de capteurs ont été mis au point à l'Institut International de Formation de Science en Matériaux (ITIMS), Viet Nam. En particulier, les étapes de diffusion de dopants ont été réalisées par la technique Spin On Glass (SOG). La biofonctionnalisation de ces capteurs a été réalisée par immobilisation de l'enzyme tyrosinase avec de la bovine sérum albumine (BSA) en présence de vapeur de glutaraldéhyde. Le temps de contact avec le glutaraldéhyde, la charge en enzyme, le pH, la nature du substrat, le temps pour chaque mesure... ont été optimisé afin d'obtenir les meilleurs caractéristiques analytiques possibles. Ces capteurs nous ont permis de détecter en phase aqueuse des dérivés phénoliques ainsi que des pesticides de type diuron et atrazine. La limite de détection est de 2,15 ppb pour l'atrazine et 2,33 ppb pour le diuron, le temps de réponse est de 1 à 5 minutes, l'activité enzymatique reste de 90% après 23 jours dans un tampon à 4°C et la dérive est de 5%.
Domaines
Matériaux
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