Etude de différentes méthodes de biofonctionnalisation pour la ...

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I. Les biocapteurs Elle peut mettre en jeu des processus tels que la biocatalyse ou l'affinité dans le cas de la reconnaissance antigène - anticorps (immunoespèces). Dans la nature, il existe un grand nombre de biomolécules douées de fonction de reconnaissance, ce sont d'ailleurs elles qui permettent la survie d'une espèce en assurant les fonctions vitales d'un organisme telles que le métabolisme (grace aux enzyme par exemple), la reproduction (grace aux informations génétiques contenues dans l'ADN), le traitement de l'information et la communication (grace aux neurotransmetteurs, hormones et récepteurs), la protection (grace aux mécanismes de défense immunitaires, dans le système végétal ce sont sans doute les proteines qui jouent ce rôle en neutralisant bactéries et champignons). Ces mécanismes impliquent la présence de deux molécules complémentaires, le tableau 1.1. donne quelques exemples de ligand et de substances liées correspondantes, la reconnaissance ou plutôt le regroupement des parties complémentaires, qui implique parfois une modification de conformation, est assuré par des interactions de type électrostatique, Van der Waals ou liaisons hydrogène. Les enzymes constituent un matériel biologique très utilisé et pratiquement tous les biocapteurs commercialisés utilisent un système enzymatique, ce sont des biocatalyseurs spécifiques. Les réactions qu'elles catalysent sont relativement simples: l'hydrolyse, l'oxydation, la décarboxylation de liaisons peptidiques par exemple. La réaction enzymatique assure donc la transformation d'un substrat, par exemple la choline, le glucose, l'urée, etc. en produit de réaction détectable par le capteur chimique. Par extension, on peut mesurer la concentration de toute substance pourvu que sa présence affecte la réaction enzymatique. C'est en particulier le cas des inhibiteurs d'enzymes. D'autre part on peut être parfois amené à utiliser plusieurs enzymes pour effectuer la séquence enzymatique nécessaire à la transformation du substrat, on parle alors de biocapteurs multienzymatiques. Le procédé d'incorporation dans un polymère, par exemple, ou de greffage chimique doit conserver l'intégrité ou du moins la spécificité de la molécule de reconnaissance ainsi que son accessibilité, tout en garantissant une bonne stabilité de l'édifice moléculaire en résultant. 6
I. Les biocapteurs LIGAND Enzymes SUBSTANCES LIEES Substrat, (gamme très large), inhibiteurs Grande variété de molécules de toutes tailles Immunoglobulines Lectines, ou autres protéines spécifiques Récepteurs Avidine Protéine A ADN Protéine de transport (antigènes, toxines, haptènes...) Oligosaccharides Hormones, toxines, neurotransmetteurs, drogues Biotine lgG, 1gM, IgA ADN,ARN Ions, substances diverses Tableau i 1.: catégories de biomolécules douées de propriétés de reconnaissance 1.3. Le transducteur Le transducteur va assurer l'exploitation du signal émis par le biorécepteur au contact de la substance à doser. La fonctionnalisation doit être compatible avec les matériaux constituant le transducteur (oxydes, métaux, semi-conducteurs...) et avec les contacts métalliques permettant de les exciter ou de recueillir l'information, en particulier il faudra éviter des traitements chimiques risquant de les détériorer. Dans certains cas, le matériau transducteur lui même ou les contacts constituent la surface sensible; à la fonctionnalisation se substitue alors le choix du matériau. Enfin, suivant le type de réaction et les substances libérées ou consommées, on choisira le transducteur approprié. La conception du transducteur devrait répondre aux exigences de la réalisation d'un biocapteur: 7
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