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Accueil > Thèses et HDR > Thèses en 2018

20/12/2018 - Quentin Avenas

par Laurent Krähenbühl - publié le , mis à jour le

Quentin Avenas soutient sa thèse le 20/12/2018 à 14:00.
Lieu : INSA de Lyon, Villeurbanne, campus de la Doua, amphithéâtre AE2 du bâtiment Gustave Ferrié.

Titre :
Intégration d’une méthode d’actuation électrocinétique sur biocapteur plasmonique​

Jury :

  • Rapporteurs : Dr. Anne-Marie HAGHIRI (DR CNRS, C2N) ; Pr. Frédéric SARRY (Univ. de Lorraine).
  • Encadrement : Pr. Abdelkader SOUIFI (INSA Lyon, INL), Pr. Michael CANVA et Pr. Paul CHARETTE (Univ. de Sherbrooke), Dr. Marie FRENEA ROBIN (MCF UCB Lyon 1, Ampère)
  • Invités : Pr. Maxime DARNON (Sherbrooke, UMI-LN2) et Dr. David PEYRADE (DR CNRS, LTM)

Résumé :
Cette thèse porte sur le développement d’un capteur plasmonique intégrant une fonction d’actuation des objets visés. L’objectif est de passer outre la limite de diffusion rencontrée à basse concentration en piégeant les particules sur la surface de détection. La stratégie adoptée est de structurer le film d’or servant à la détection de manière à pouvoir l’utiliser pour mettre en mouvement le fluide et les molécules par le biais de champs électriques. Le transfert de masse est réalisé par diélectrophorèse et électroosmose, deux effets électrocinétiques mis en oeuvre par des électrodes servant à la fois d’actuateur et de capteur plasmonique.
Un état de l’art exhaustif et des simulations multiphysiques ont permis de concevoir un prototype de capteur intégré constitué d’électrodes interdigitées en or permettant la détection plasmonique. Le dispositif proposé a été obtenu par microfabrication en salle blanche puis caractérisé avant l’étude de ses performances.
Une première phase de tests sur un système modèle, des billes de polystyrène dans de l’eau, a permis d’apporter la preuve de concept du fonctionnement du capteur, qui est effectivement capable de piéger rapidement les objets visés à sa surface afin de les détecter. Les mécanismes de transfert de masse ont été expliqués et la preuve de l’amélioration de la limite de détection par un facteur supérieur à 100 a été apportée.
Dans un second temps, les performances du capteur appliqué à des objets biologiques ont été évaluées. Celui-ci piège efficacement des levures et des protéines, mais aucune amélioration n’a été observée dans le cas de la détection spécifique de l’hybridation entre deux brins d’acide désoxyribonucléique (ADN). Les causes de ce résultat ont été discutées et comprises et deux solutions différentes ont été explorées : l’adaptation de la fréquence d’opération et l’optimisation de la géométrie des électrodes. Ainsi, cette étude a permis de souligner la problématique de la mise en oeuvre d’effets électrocinétiques dans des milieux biologiques et de réfléchir aux pistes pertinentes pour sa résolution.

Mots-clé  :
Biocapteur, Résonance de plasmon de surface (SPR), Diélectrophorèse (DEP), Electroosmose (ACEO), Limite de détection, Transfert de masse ; Electrodes interdigitées, Acide désoxyribonucléique (ADN)