Sepia Melanin Bio-Inks for the Electrochemical Detection of Neurotransmitters

Ce mémoire porte sur l’étude de la détection électrochimique de la dopamine à l’aide d’électrodes modifiées par un revêtement de mélanine de seiche. Deux types d’électrodes sont étudiées: des électrodes planaires en or, ainsi que des électrodes en papier graphitisé. La dopamine est un neurotransmetteur largement étudié, surtout en électrochimie. La mélanine de seiche, elle, est une eumélanine biosourcée, composée de nanoparticules sphériques, qui possède de l’activité redox intéressante à étudier dans un contexte d’électrochimie. L’objectif de ce travail est d’évaluer l’influence de la mélanine de seiche sur la réponse électrochimique d’électrodes pour la détection électrochimique de dopamine. L’hypothèse est que les nanoparticules de mélanine adsorbées à la surface des électrodes favorisent l’oxidoréduction de la dopamine de par la similarité des structures chimiques des monomères de mélanine avec ceux de la polydopamine. D’abord, l’utilisation d’électrodes à disque planaires ont été étudiées avec et sans modification par la bioencre de mélanine. Pour cela, des mesures de voltammétrie cyclique ont été faites sur des solutions de ruthénium hexaamine, de dopamine, et d’acide ascorbique. Les résultats obtenus sur électrodes en or montrent que la modification par la mélanine entraîne une augmentation des courants faradiques et capacitifs lors de la détection de ruthénium hexaamine et de la dopamine, mais pas pour l’acide ascorbique. Notre hypothèse est que le phénomène de redox cycling survient à l’interface entre l’électrode et les nanoparticules de mélanine. Ensuite, des électrodes en papier graphitisé par laser ont aussi été modifiées avec de la mélanine de seiche, puis utilisées pour faire des mesures en voltammétrie cyclique de solutions de ruthénium hexaamine et de dopamine. Des tendances similaires sont observées sur les électrodes en papier, où la présence de mélanine conduit également à une augmentation des courants mesurés pour le ruthénium hexaamine et la dopamine. En conclusion, ce travail montre que la mélanine de seiche augmente les courants faradiques et capacitifs pour la détection de ruthénium hexaamine et de dopamine pour des électrodes en or et sur papier. Ces résultats pourraient être l’objet de nouvelles études pour optimiser la concentration de nanoparticules pour la modification d’électrodes, ainsi que l’utilisation de la mélanine de seiche dans des applications de voltammétrie cyclique à balayage rapide, ou pour l’étude de concentration de neurotransmetteurs dans des cultures cellulaires.