Detection of Infection on Carbonized Paper

Ce mémoire présente le développement et la caractérisation analytique de capteurs élec-trochimiques à base de papier pour la détection de molécules rédox-actives, en particulier le pyocyanine (PYO), un facteur de virulence clé sécrété par Pseudomonas aeruginosa. Le projet s’inscrit dans le contexte d’un besoin croissant en dispositifs diagnostiques portables, abordables et sensibles, utilisables en milieux à ressources limitées et sans équipement spé-cialisé. L’objectif principal de cette recherche est d’optimiser la fabrication d’électrodes à partir de papier pyrolysé, afin de générer des structures conductrices de type graphène sans recours à des encres conductrices ni à l’impression sérigraphique. Une stratégie d’encapsulation a été mise en œuvre pour améliorer la rétention des analytes et prolonger le temps de mesure, permettant ainsi une analyse plus stable dans le temps. Les objectifs spécifiques incluent l’évaluation des performances électrochimiques des électrodes, la stabilité du signal, ainsi que la détermination de la limite de détection de la pyocyanine dans des conditions modifiées et encapsulées.

Abstract

This thesis presents the development and analytical characterization of paper-based elec-trochemical sensors for the detection of redox-active molecules, with a particular focus on pyocyanin (PYO), a key virulence factor secreted by Pseudomonas aeruginosa. The work addresses the growing need for low-cost, portable, and sensitive diagnostics that can operate without the need for specialized equipment or technical expertise. The research aims to optimize paper electrode fabrication using pyrolyzed cellulose to pro-duce graphene-like conductive structures without requiring conductive inks or screen print-ing. An encapsulation strategy was employed to enhance analyte retention and extend the sensing time, enabling real-time measurements. The primary objectives included evaluating the electrode’s electrochemical performance, determining the signal stability over time, and quantifying the limit of detection for PYO under both modified and encapsulated conditions. Electrochemical measurements were performed using cyclic voltammetry (CV) and square wave voltammetry (SWV). CV data were analyzed to extract peak currents, redox peak potentials, capacitance, and peak separation. SWV datasets were used to build calibration curves, calculate Langmuir isotherm fits, and determine detection limits.