Jury :

• Sabine SZUNERITS, PREX, Université de Lille (Directeur de thèse)
• Vincent BOUCHIAT, Directeur de Recherche, Institute Néel (Rapporteur)
• José Luis TOCA-HERRERA, Directeur de Recherche, Institute of Biophysics (Rapporteur)
• Wolfgang KNOLL, Professeur, Austrian Institute of Technology (Directeur de thèse)

Résumé :

Le choix entre les principes de détection optique et les concepts électriques pour un diagnostic biomédical n’a pas encore été décidé. Ces deux approches continuent à offrir des solutions pour une détection rapide, multiplexée, simple et peu coûteuse de molécules biologiques pertinentes. Toutefois, s’il s’agit de détecter de petits analytes et/ou si la densité de liaison d’analyte à la surface du transducteur est faible, les détections optiques sans marquages posent des problèmes. Dans ce travail, une plate-forme de détection innovante et polyvalente, combinant un dispositif de lecture électrique et optique pour comparer les signaux lors d’une reconnaissance biologique en temps réel, a été développée. Elle est basée sur le couplage de la lecture d’un transistor à effet de champ (gFET) à base de graphène avec celle de la résonance plasmonique de surface (SPR). Divers types de liaison dont la biotine/neutravidine, l’ANP/ADN et l’aptamère ssARN/ssADN pour la détection de protéines ont été étudiés et les résultats discutés.

Abstract :

The race in biomedical diagnostics between optical detection principles and electrical concepts is not decided yet. Both approaches continue to offer solutions for fast, multiplexed, simple and cheap detection of biological relevant molecules. However, if it comes to the detection of small analytes and/or if the achievable analyte binding density at the transducer surface is low, label-free optical detection schemes have a problem because the change in the optical interfacial architecture induced by the mere binding of the analyte may be simply too minute to be detected. In this work, an innovative and versatile sensing platform, combining an electrical and optical read-out device to compare the different signal behaviours during a biological binding event in real time was developed. It is based in coupling the read out of a graphene-based field-effect transistor (gFET) with that of surface plasmon resonance (SPR). Various binding events including biotin/neutravidin, PNA/DNA and ssRNA/ssDNA aptamers for protein detection were investigated and the results discussed.