Functionalization strategies for the development of innovative biochips
Stratégies de fonctionnalisation pour le développement de biopuces innovantes
Résumé
A plethora of biologically relevant processes depends directly on the effective secretion of biomolecules, from regulatory molecules to structural components. Thus, the analysis of complex biological processes requires the development of novel biosensing tools. Therefore, the aim of this thesis is to provide versatile strategies for the generation of innovative biosensors and biochips based on Surface Plasmon Resonance (SPR). As a result from this research, an indirect photofunctionalization method was developed. This procedure allowed the generation of protein microarrays in fully aqueous conditions while preserving the functionality of the grafted proteins. Furthermore, we created and evaluated a novel microstructured SPR biochip for real-time monitoring of cellular secretions. This microstructured biochip presents two different optical phenomena which could be used for cell detection and the monitoring of their secretions. Finally, multiple functionalization strategies were evaluated for the conception of a nanostructured fiber-bundle SPR biochip. Among the approaches, the generation of photoreactive self-assembled monolayers was the most adapted to this system and currently is being optimized. Once achieved, this nanostructured biochip could pave the way for further development of promising in vivo biosensing systems.
Une pléthore de processus biologiquement pertinents dépend directement de la sécrétion de biomolécules dans le milieu extracellulaire, aux fonctions régulatrices ou composants structurels. L’analyse de processus biologiques complexes nécessite ainsi la mise au point de nouveaux outils de biodétection. Par conséquent, le but de cette thèse est de fournir des stratégies polyvalentes pour la génération de biocapteurs et de biopuces innovants basés sur la Résonance des Plasmons de Surface (SPR). À l’issue de ces travaux, une méthode de photofonctionnalisation indirecte a été mise au point. Ce procédé a permis de générer des micro-réseaux de protéines dans des conditions entièrement aqueuses, et ainsi de préserver la fonctionnalité des protéines greffées. De plus, nous avons créé et évalué une nouvelle biopuce SPR microstructurée pour le suivi en temps réel des sécrétions cellulaires. Cette biopuce microstructurée présente deux phénomènes optiques différents qui peuvent être utilisés pour la détection cellulaire et le suivi de leurs sécrétions. Enfin, de multiples stratégies de fonctionnalisation ont été évaluées pour la conception d’une biopuce SPR nanostructurée à faisceau de fibres optiques. Parmi ces approches, la génération de monocouches photoréactives auto-assemblées a été la plus adaptée à ce système et est en cours d’optimisation. Une fois réalisée, cette biopuce nanostructurée pourrait ouvrir la voie à la poursuite du développement de systèmes prometteurs de biodétection in vivo.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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