Development of new sensing materials to improve the sensitivity and selectivity of an optoelectronic nose
Développement de nouveaux matériaux sensibles pour améliorer la sensibilité et la sélectivité d'un nez optoélectronique
Résumé
Artificial noses have a great application potential in various industrial fields, from quality control to medical diagnosis. Many of these applications require the detection of a target molecule with certainty in a complex environment, sometimes at a very low concentration. However, the sensitivity and selectivity of today's artificial noses are still far from matching those of their biological source of inspiration. In this context, our team has been developing since 2012 an optoelectronic nose for the detection of volatile organic compounds in the gas phase. It is based on an array of peptide sensing materials and a transduction by surface plasmon resonance imaging. This thesis explores three strategies for the development of new biomimetic sensing materials to improve its performance. We propose, firstly, to integrate proteins naturally present in the nose into the system, secondly, to select peptides in vitro by phage display, and thirdly, to use virtual screening. The implementation of these three promising methods allows a better understanding of their different technical issues in order to be able to adapt promptly our device to the needs of its final users in the future.
Les nez artificiels ont un grand potentiel applicatif dans divers domaines industriels, du contrôle qualité au diagnostic médical. Nombre de ces applications requièrent de détecter une molécule cible avec certitude dans un environnement complexe, parfois à très faible concentration. Cependant, la sensibilité et la sélectivité des nez artificiels actuels sont encore loin d’égaler celles du nez biologique dont ils s’inspirent. Dans ce contexte, notre équipe développe depuis 2012 un nez optoélectronique pour la détection de composés organiques volatils en phase gazeuse. Il s’appuie sur un réseau de matériaux sensibles peptidiques et une transduction par imagerie par résonance de plasmons de surface. Cette thèse explore trois stratégies pour le développement de nouveaux matériaux sensibles biomimétiques permettant d’en améliorer les performances. Nous proposons, premièrement, d’intégrer des protéines naturellement présentes dans le nez au système, deuxièmement, de sélectionner in vitro des peptides par phage display, et troisièmement d’utiliser le criblage virtuel. L’implémentation de ces trois méthodes prometteuses permet de mieux comprendre leurs différents enjeux techniques pour pouvoir à l’avenir adapter rapidement notre dispositif aux besoins de ses utilisateurs.
Origine : Version validée par le jury (STAR)