Biocapteur hybride combinant la plasmonique et l'électrochimie pour l'observation biologique

Les biocapteurs occupent une place grandissante dans de nombreux domaines allant des diagnostics médicaux aux analyses environnementales, en passant par la recherche pharmaceutique. La résonance plasmonique de surface ainsi que l'électrochimie sont des technologies prometteuses pour le développement de méthodes de détection sensibles, abordables, rapides, portables et simples, ce qui en fait des candidats de choix pour de nombreuses applications. Un biocapteur hybride combinant la résonance plasmonique de surface (SPR) et l'électrochimie a été développé. Le principe de fonctionnement repose sur la mesure du signal SPR découlant de l'application d'un potentiel alternatif par un potentiostat sur une surface d'or servant aussi d'électrode de travail. La composante du signal SPR ayant la même fréquence que le potentiel appliqué est mesurée à l'aide d'un amplificateur à détection synchrone (lock-in amplifier). Ce potentiel alternatif module la densité de charges sur la surface d'or, qui influence à son tour les conditions de résonance des plasmons de surface. Un tel système mesure l'admittance électrique du système électrode/solution, pouvant être approximé par différents circuits électriques équivalents permettant d'en décrire les caractéristiques. Ce biocapteur hybride a un bon potentiel pour des applications biomédicales, notamment lors de l'observation de comportements cellulaires ou de réactions chimiques. Il a en outre été utilisé pour suivre la variation de l'admittance électrique de l'électrode de travail lors de l'ajout de monocouches de molécules sur cette dernière, causant une diminution du signal pouvant atteindre plus de 90%. De plus, le détachement d'une monocouche de cellules RGC-5 cultivées sur l'électrode de travail a été observé et s'est traduit par une augmentation d'environ 40% du signal mesuré. Il a aussi été démontré que des réactions d'oxydoréduction peuvent générer un signal très fort en électrochimie-SPR. Des mesures de spectroscopie d'impédance, de SPR spectral ainsi que des images prises à l'aide d'un microscope permettent de valider les résultats fournis par le biocapteur développé. De nombreux paramètres expérimentaux ont été optimisés tout au long de ce projet. En général, la fréquence de travail donnant le meilleur rapport sur bruit est 100Hz. De plus, l'application d'un potentiel fixe de -200mV sur l'électrode de travail lors de l'observation de cellules permet de maximiser l'augmentation de signal lors de leur détachement.