Étude et réalisation d'un biocapteur de type transistor à grille suspendue pour la reconnaissance de l'hybridation moléculaire de l'ADN
Institution:
Rennes 1Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This works deals with the fabrication and the optimization of Suspended Gate Field Effect Transistors (SGFET) for applications in the field of clinical diagnosis. This multidisciplinary project links several knowledge in electronics, biology and chemistry. SGFET is based on the MOSFET structure. The main difference between these two devices concerns the structure of the gate (this one is suspended). In order to use SGFET in aqueous solutions, the doped gate is coated with silicon nitride thin film layer. Thanks to chemical functionalization of silicon nitride surface, DNA probes can be grafted between the gate and the channel. As a consequence, the negative charges brought by DNA involve a shift of the transfer characteristics. Hybridization signal is obtained by measuring the shift before and after addition of DNA targets. Thanks to DNA provided by genetic lab of CHU (Centre Hospitalier Universitaire) of Nantes we made clinical diagnosis of patients suffering from cystic fibrosis or predisposed to breast cancer. Statistical studies were achieved and demonstrated the ability to diagnose healthy and mutated homozygote patients. Future works will focus on the integration of the SGFET into a lab on chip.
Abstract FR:
Ce travail porte sur la réalisation et l’optimisation de transistors à grille suspendue (SGFET : Suspended Gate Field Effect Transistor) en vue d’applications dans le domaine du diagnostic clinique. Ce projet pluridisciplinaire regroupe des domaines de compétences variés tels que : l’électronique, la biologie et la chimie. Le transistor à grille suspendue est basé sur la structure d’un MOSFET. La principale différence réside dans la configuration de la grille : celle-ci est suspendue. Afin de permettre l’utilisation électrique du SGFET en milieu aqueux, une couche de nitrure de silicium recouvre les surfaces supérieure et inférieure de la grille de polysilicium dopé. Grâce à un procédé chimique de fonctionnalisation de surface, les molécules d’ADN à détecter sont fixées sur le nitrure de silicium entre la grille suspendue et le canal du transistor. Ainsi, l’apport de charges négatives dues à l’ADN à proximité du canal du SGFET, influe sur sa caractéristique de transfert. Par conséquent, la détection de l’ADN s’effectue par mesure du décalage entre les caractéristiques de transfert avant et après ajout du matériel génétique. Grâce au matériel biologique fourni par les généticiens du CHU (Centre Hospitalier Universitaire) de Nantes nous avons pu effectuer le diagnostic clinique de patients porteurs de la mucoviscidose et de patients prédisposés au cancer du sein. Nous avons effectué une étude statistique montrant la faisabilité du diagnostic des patients homozygotes mutés et normaux. Les résultats obtenus à l’issue de ce travail de thèse ouvrent de nombreuses perspectives et notamment celle d’intégrer le biocapteur réalisé par l’IETR dans un « lab on chip ».