Élaboration de plateformes nanométriques pour la détection dans le domaine agroalimentaire et environnemental
Institution:
PerpignanDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The adoption of increasingly stringent regulations for food and environmental safety has fueled the interest in biosensor technology. These analytical tools allow the rapid detection of various pathogens as an alternative to conventional analysis techniques, which are high-priced and time-consuming. This work concerns the development of new affinity (bio)sensors, of electrochemical and optical transduction, for the detection of low molecular weight targets, namely mycotoxins and quinolone antibiotics. Our strategy is to explore new design concepts of nanometric aptasensors, optimize their performance for the detection of contaminants of interest, and apply them for the analysis of real food samples. In the first part, the developed electrochemical nanoplatforms are based on the functionalization of screen-printed carbon electrodes by DNA aptamers, as sensitive and selective biomimetic receptors, to develop miniaturized, reliable, and inexpensive tools. Firstly, aflatoxins (B1 and M1) known to be among the major mycotoxins were studied using voltammetric and capacitive aptasensors. Then, as for optical aptasensors, in-solution assays were applied to quantify two fluoroquinolone antibiotics (ciprofloxacin and ofloxacin) using fluorescence spectroscopy. More particularly, the affinity of specific aptamers has been tested using simple detection patterns based on the Förster Resonance Energy Transfer (FRET). Moreover, the integration of some nanomaterials (silicon nanoparticles, PAMAM dendrimers, and graphene), chosen according to the detection signal, has enabled to improve the aptasensors’ response. The objective is to find a reasonable compromise between the analytical competitiveness, the simplicity of design, and the fabrication costs of these aptameric tools.
Abstract FR:
L'adoption de mesures réglementaires de plus en plus strictes pour la sécurité sanitaire des aliments et de l’environnement a favorisé l’engouement autour de la technologie des biocapteurs. Ces outils permettent le dépistage rapide de divers pathogènes d’une manière alternative aux techniques conventionnelles d’analyse, souvent très coûteuses et laborieuses. Dans ce contexte, ce travail porte sur le développement de nouveaux (bio)capteurs d’affinité, à transduction électrochimiques et/ou optiques, pour la détection de cibles à faible poids moléculaire, appartenant aux familles des mycotoxines et des quinolones. Notre stratégie consiste à explorer de nouveaux concepts de fabrication d’aptacapteurs nanométriques, d’optimiser leurs performances pour la détection des contaminants d’intérêt, et de les appliquer pour l’analyse des échantillons alimentaires réels. Dans un premier volet, les plateformes électrochimiques mises au point reposent sur la fonctionnalisation des électrodes sérigraphiées de carbone par des aptamères à ADN, étant des récepteurs biomimétiques sensibles et sélectifs, dans le but d’élaborer des outils miniaturisés, fiables et peu onéreux. Les aflatoxines (B1 et M1) connues comme étant des mycotoxines majeures ont été étudiées en utilisant des aptacapteurs voltampérométriques et capacitifs. Quant aux aptacapteurs optiques, des essais en phase homogène ont été appliqués pour la quantification d’antibiotiques de la famille des fluoroquinolones (ciprofloxacine et ofloxacine) en se basant sur la spectroscopie de fluorescence. Plus particulièrement, l’affinité des aptamères spécifiques a été testée en se basant sur la détection par transfert d'énergie par résonance de type Förster (FRET). En outre, l’intégration de quelques nanomatériaux (nanoparticules de silicium, dendrimères PAMAM et graphène), choisis en fonction du signal de détection, a permis d’améliorer significativement la réponse de ces aptacapteurs. L’objectif est de trouver un compromis raisonnable entre la compétitivité analytique, la simplicité de conception, et le coût de fabrication de ces outils aptamériques.