Analyse locale des sensibilités des lectures angulaires, spectroscopiques et ellipsométriques de la Résonance des Plasmons de Surface en vue de la miniaturisation des biocapteurs optiques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Analyse locale des sensibilités des lectures angulaires, spectroscopiques et ellipsométriques de la Résonance des Plasmons de Surface en vue de la miniaturisation des biocapteurs optiques

Résumé

The fluorescence labelling, used by the fluorescence biochips, is known to change the charge distribution of the labelled molecules and then modify their biological activity. Among label free biosensors, we choose an optical detection, such as spectroscopic ellipsometry and/or surface plasmon resonance (SPR) of the biolayers.
These optical techniques are based on the measurement of both thickness and optical index of the adsorbed biolayer. An AFM statistical measurement of the thickness of functionalized lithographed microstructures has been performed in order to determine the thickness of the biolayers.
We have shown that the spectroscopic reading of the SPR phase shift is 100 times more sensitive than a classical angular reading and allows to determine both the thickness and the optical index of the biolayers. The miniaturization of these sensors has been achieved following two RPS microscopy techniques :
- CCD far field imaging
- Spectroscopic Ellipsometric Scanning microscopy
Les puces à ADN, dont la détection est réalisée par fluorescence, ont démontré leur efficacité pour l'identification du génome depuis plusieurs années. Cependant, si on s'intéresse à l'analyse fine des interactions mises en jeu, c'est à dire visualiser en temps réel la cinétique de l'interaction, le marquage est susceptible de changer la distribution de charges et par la même de modifier l'affinité des sites de reconnaissance. Parmi les approches s'affranchissant du marquage fluorescent, notre choix s'est porté sur une détection optique, par ellipsométrie spectroscopique et / ou par la lecture de la résonance des plasmons de surface (RPS), des interactions, présentant le compromis le plus intéressant entre sensibilité et capacité de miniaturisation.

Ces techniques optiques reposant sur la mesure couplée de l'épaisseur et des indices optiques de la couche adsorbée. Dans une première étape, la détermination statistique par Microscopie à Force Atomique de microstructures lithographiées et fonctionnées par des monocouches biomimétiques a permis d'estimer les variations d'épaisseurs nanométriques induites par l'adsorption des molécules étudiées. Si l'ellipsométrie spectroscopique présente une très grande sensibilité ex situ à l'indice optique, l'étude angulaire de réflectivité RPS s'avère être la technique optique la plus sensible en milieu liquide. Nous avons montré, par ailleurs que la lecture spectroscopique du déphasage de la réflectivité RPS est 100 x plus sensible que l'étude angulaire et permet de déterminer séparément les épaisseurs, le modèle d'indices optiques (gradient, fraction volumique) de la couche biologique.

Le passage d'une analyse monocapteur à une lecture multicapteurs a été étudié par deux modes de microscopies RPS :
- l'imagerie en champ lointain par CCD permet outre la rapidité d'acquisition, d'intégrer 1 000 capteurs / cm2
- la microscopie spectroscopique ellipsométrique à balayage, compte de tenu de la convolution du faisceau incident avec la surface microstructurée est limitée à 256 capteurs / cm2 mais présente l'avantage d'acquérir localement un spectre qui servira à une analyse paramétrique (indices optiques, fraction volumique, épaisseur).
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Dates et versions

tel-00115725 , version 1 (22-11-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00115725 , version 1

Citer

Guillaume Legay. Analyse locale des sensibilités des lectures angulaires, spectroscopiques et ellipsométriques de la Résonance des Plasmons de Surface en vue de la miniaturisation des biocapteurs optiques. Biophysique [physics.bio-ph]. Université de Bourgogne, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00115725⟩
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