Development of a Novel Electrochemical Bismuth Sulfide-Based Biosensor for the Detection of Zn Ions in Cancer

Les maladies liées au cancer sont l'une des principales causes de décès et représentent le plus grand obstacle à l'augmentation de l'espérance de vie dans le monde. Le fardeau du cancer augmentant chaque année, il est indispensable de mettre au point de nouveaux dispositifs médicaux performants et peu coûteux pour aider à établir un diagnostic et/ou un pronostic sur le lieu de soins. Pour être applicables sur le lieu de soins, les senseurs médicaux doivent être entre autres rentables, faciles à utiliser et miniaturisés. Les senseurs électrochimiques offrent tous ces avantages et d'excellentes performances en détection pour une multitude de biomarqueurs de maladies. Parmi les biomarqueurs du cancer, les métaux libres et les protéines contenant des ions métalliques tels que le Zn sont aujourd'hui des cibles populaires pour le développement de senseurs en raison de leur rôle dans de nombreux processus biologiques liés à la maladie. Récemment, des senseurs électrochimiques à base de bismuth se sont révélés très prometteurs pour la détection à haute sensibilité du Zn. Dans ce travail, nous proposons le développement d'un senseur microélectrochimique à base de nanoparticules de sulfure de bismuth pour la détection du Zn. Nous avons mis au point une synthèse hydrothermale simple et novatrice à trois réactifs pour du sulfure de bismuth carboxylé, qui présente l'avantage unique d'avoir des groupements fonctionnels d'acides carboxyliques en sa surface, ce qui permet d'autres modifications chimiques de la surface du dispositif. La réticulation de l'acide aminé l-histidine à la surface du senseur a été étudiée comme moyen d'en améliorer les performances électrochimiques. Des senseurs basés sur les nanoparticules de sulfure de bismuth et le sulfure de bismuth modifié par l'histidine ont été préparés et testés électrochimiquement par des techniques voltamétriques afin d'en optimiser les paramètres de détection. Le senseur préparé à partir des nanoparticules non modifiées a montré une limite de détection du Zn dans une solution tampon de TBS en laboratoire de 1,98 μg/mL et une relation linéaire entre le courant et la concentration de Zn dans la plage 5μM - 50μM, qui est d’une pertinence biologique. Le biocapteur de sulfure de bismuth modifié par l'histidine a montré une performance électrochimique supérieure en voltampérométrie cyclique par rapport aux nanoparticules non modifiées. Cependant, la détection du Zn dans ce système n'a pas encore été optimisée pour réduire le bruit des mesures à un degré permettant la caractérisation et l’étalonnage précis du dispositif.