Département de Chimie Moléculaire Biosystèmes Électrochimiques & Analytiques Autoassemblage de macromolécules biologiques via des poly(pyrroles) et/ou

Département de Chimie Moléculaire

Biosystèmes Électrochimiques & Analytiques

Autoassemblage de macromoléculesbiologiques via des poly(pyrroles) et/ou des

nanotubes de carbone fonctionnalisés.

Thèse de doctorat

Jessica BAUR

N

N

N

N

N

N

N

NN

N

N

N

_

_

_

2+O

O

N

O

Cu

O

O

O

OH2

H2O



Sommaire

Introduction

Le poly(pyrrole-NTA) : une plateforme polyvalente pour l’immobilisation de biomolécules

Les nanotubes de carbone et leur incorporation dans les architectures biomoléculaires

Conclusions et perspectives

Remerciements

1



Introduction généraleLes biocapteurs

SIGNALRécepteur biologiqueAnalytes Transducteur

ElectrochimiqueGravimétriqueOptique

Oligo-sonde / oligo-cible

Anticorps / antigène

Substrat / enzyme …

Film

Thermique…

• Applications : sciences de la vie (agroalimentaire, médecine…), environnement (pollution),

bioterrorisme

• Etape déterminante : immobilisation du biorécepteur sur le transducteur

→ poly(pyrroles) électrogénérés = versatilité, stabilité, conduction, adressage électrochimique

• Challenges : augmenter les performances (sensibilité, spécificité, stabilité…) et diminuer la taille

→ architectures tridimensionnelles à base de nanotubes de carbone 2



Introduction généraleLes polymères électrogénérés

adsorption

S P S P S P S P

greffage chimique

S P S P S P S P

électropolymérisation

S P S P S P S P

adsorption greffage chimique électropolymérisation

bonne accessibilitédu site actif

moyen non moyen

stabilité non oui ouitaux d’immobilisation faible moyen fortdénaturation possible

des biomolécules non possible possible

rapidité de mise en œuvre oui non non

3



Introduction généraleLes polymères électrogénérés

S P S PS P

encapsulation ancrage par interactions affines

S P S P S P S P

systèmes affins les + utilisés :

avidine/biotineadamantane/-cyclodextrine

NTA/Cu2+/histidine

encapsulation interactions affines

bonne accessibilitédu site actif

moyen oui

stabilité oui ouitaux d’immobilisation fort moyendénaturation possible

des biomolécules possible non

rapidité de mise en œuvre oui oui

4



→ Structure : feuillet de graphène enroulé « sans couture ».

→ Les deux types de CNTs :Single-Walled Carbon Nanotubes

SWCNTs

200 nm

Multi-Walled Carbon NanotubesMWCNTs

200 nm

Introduction généraleLes nanotubes de carbone (CNTs) : présentation

5



→ Propriétés :

Conductivités thermique et électrique, résistance mécanique, légèreté.

avantage pour les biocapteurs ou les biopiles : haute surface spécifique (1000 m2.g-1)

→ Inconvénients :

purification difficile et/ou coûteuse (carbone amorphe, graphite, particules de catalyseur…)

solubilisation : mise au point d’un pré-traitement[1]

sans prétraitement, SWCNTs dans le THF avec prétraitement, SWCNTs dans le THF [1] R. Haddad et al. Analyst 2009, 134, 2412-2418.

Introduction généraleLes nanotubes de carbone (CNTs) : présentation

6



→ Quelques méthodes :

Fonctionnalisationdes défauts

Fonctionnalisation

non-covalente

CNTsCNTs

Fonctionnalisation covalente

électropolymérisation

→ Techniques utilisées :

- fonctionnalisation non-covalente par -stacking pour l’immobilisation de la GOX

- combinaison CNTs/poly(pyrrole) pour l’encapsulation d’une hydrogénase NiFe

Introduction généraleLes nanotubes de carbone (CNTs) : fonctionnalisation

7



Sommaire

Introduction

Le poly(pyrrole-NTA) : une plateforme polyvalente pour

l’immobilisation de biomolécules

• Présentation du poly(pyrrole-NTA) et généralités

• Elaboration d’un capteur à ADN pour la détection du VIH

• Mise en évidence d’une nouvelle interaction

Les nanotubes de carbone et leur incorporation dans les architectures biomoléculaires


Remerciements8



Le pyrrole-NTA : généralités→ Structure[2]

NH

O H

O

NO H

OOH

ON

O

N

NH

NH 2

O HO

N

O –

O

O –

O

O –

O

N NH

NH 2OH

O

Cu 2+

acide nitrilotriacétique = NTA

[2] N. Haddour et al. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5752-5753.

Biomolécules marquées avec des histidines immobilisées :

→ l’ADN du VIHcapteur à ADN pour la détection du VIH

→ la glucose oxydase (enzyme modèle)biocapteur enzymatique pour la détection du glucose

→ L’interaction NTA/Cu2+/histidine

9



Signal irréversible du motif pyrrole

Formation du (poly)pyrrole :→ augmentation du signal électroactif réversible du poly(pyrrole)

Le pyrrole-NTA : généralités→ Etude électrochimique

→ polymérisation du pyrrole-NTA

→ incubation avec Cu2+ (10-2 mol.L-1, 20 min)

→ incubation avec biomolécule marquée avec des

histidines (0,5 mg.mL-1 ; 30 min)

→ Etapes pour l’immobilisation de biomolécules histidinylées

électrode

GOX

GOX

10

[pyrrole-NTA] = 5.10-3 mol.L-1, CH3CN + LiClO4 (0,1 mol.L-1), électrode Pt (Ø = 5 mm), v = 100 mV.s-1



capteur à ADN complet

électrode nue électrode recouverte de

Ppyr-NTA

après ancragede His-ADNsonde

sur le Ppyr-NTA

Elaboration d’un capteur à ADN pour la détection du VIH→ Caractérisation qualitative de l’interaction NTA/Cu2+/His-ADNsonde

clichés de microscopie à fluorescence obtenus après incubation avec avidine-FITC et rinçage,

11

séquence His-ADNsonde :

5 -NH′ 2-(His)5-GAGACCATCAATGAGGAAGCTG-3′électrode

NH

NNH

N

N

O–

O

O–

O O–

O

Cu2+

n

N

NH

NNH

N

NH

N

O

N HNH

SS

N H

NH

O

S

NHNHO

S

NH

NH

O

FITC

électrode

NH

NNH

N

N

O–

O

O–

O O–

O

Cu2+

n

N

NH

NNH

N

NH

N

électrode

N

O–

O

O –

O O–

O

Cu2+

OH2H2O

n

N

électrode



Elaboration d’un capteur à ADN pour la détection du VIH→ Caractérisation quantitative de l’interaction NTA/Cu2+/His-ADNsonde/ADNcible

microbalance à quartz (QCM), quartz d’or modifiés par le poly(pyrrole-NTA)/Cu2+.

mnA

f2F

21

21

20

Equation de Sauerbrey :

(a) His-ADNsonde, (b) B-ADNcible et (c) avidine

Composé F (Hz) m (ng) n (mol) nombre de brins

His-ADNsonde 71 26 3,3.10-12 2.1012

B-ADNcible 44 16 1,5.10-12 9.1011

avidine 276 100 1,5.10-12

recouvrement surface avec His-ADNsonde : 94 %

pourcentage d’hybridation : 45 %

angle surface-duplex d’ADN : 80 °12

solutions dans le PBS (0,05 mol.L-1, pH = 7, NaCl 0,5 mol.L-1) ; débit : 50 µL.min-1

(a) : 0,01 mg.mL-1, (b) : 0,01 mg.mL-1 et (c) : 0,5 mg.mL-1



choix de la sonde électrochimique :

1) Fe(CN)63/4- (4.10-3 mol.L-1), Eapp = OCP / ECS et E = 5 mV rms.

Elaboration d’un capteur à ADN pour la détection du VIH→ Etude du capteur à ADN par spectroscopie d’impédance électrochimique (EIS)

avantages : décomposition du processus électrochimique global en processus élémentaires et cible non marquée

résistance trop importante :

utiliser une sonde neutre

13

principe de la spectroscopie d’impédance électrochimique :

2 E

2 I

Ec

Ic

I

E

représentation utilisée : plan complexe de Nyquist

2) hydroquinone (10-3 mol.L-1), Eapp = 0,4 V / ECS et E = 5 mV rms.

gamme de fréquences : 0,1 Hz à 500 kHz.

Circuit électrique équivalent modèle

WRTCRel

CDC

ZW

Rel RTC R Re(Z) ()

- Im(Z) () f°



Ancrage de His-ADNsonde sur le Ppyr-NTA :

Détection du phénomène d’hybridation de l’ADN :

J. Baur et al. Anal. Chem. 2010, 82, 1066-1072.

Elaboration d’un capteur à ADN pour la détection du VIH→ Etude du capteur à ADN par spectroscopie d’impédance électrochimique

[hydroquinone] = 10-3 mol.L-1, Eapp = 0,4 V / ECS, E = 5 mV rms, électrode CV (Ø = 3 mm) et gamme de fréquences : 0,1 Hz à 500 kHz.

Ppyr-NTA Solutions contenant 10-8 mol.L-1 d’ADN complémentaire ou non-complémentaire

demi-cercle → RTC

RTC plus importante avec l’ADN

complémentaire

Ppyr-NTA

14



courbe d’étalonnage : RTC = f([ADNcible]).

gamme de linéarité : 10-15 à 10-8 mol.L-1

pente = 89,8 .unité log-1

limite de détection : 10-15 mol.L-1

Elaboration d’un capteur à ADN pour la détection du VIH→ Etude du capteur à ADN par spectroscopie d’impédance électrochimique

détermination de la limite de détection du capteur à ADN[hydroquinone] = 10-3 mol.L-1, Eapp = 0,4 V / ECS, E = 5 mV rms, électrode CV (Ø = 3 mm) et gamme de fréquences : 0,1 Hz à 500 kHz.

[ADNcible] croissantes entre (a) 10-17 et (f) 3,1.10-6 mol.L-1

RTC augmente avec [ADNcible]

J. Baur et al. Anal. Chem. 2010, 82, 1066-1072. 15



Elaboration d’un capteur à ADN pour la détection du VIH→ Etude du capteur à ADN par conductimétrie

courbe d’étalonnage pour f = 3 Hz[hydroquinone] = 10-3 mol.L-1, Eapp = 0,4 V / ECS, E = 5 mV rms, électrode CV (Ø = 3 mm) et gamme de fréquences : 0,1 Hz à 500 kHz.

courbe d’étalonnage : Z3Hz = f([ADNcible]).

gamme de linéarité : 10-15 à 10-8 mol.L-1

pente = 82,8 .unité log-1

limite de détection : 10-15 mol.L-1

Z3Hz augmente avec [ADNcible]

16J. Baur et al. Anal. Chem. 2010, 82, 1066-1072.



→ Interaction NTA/Cu2+/histidine performante pour l’immobilisation de l’ADN

→ Soupçons d’interaction entre le polymère et la biotine

Mise en évidence d’une nouvelle interaction entreNTA/Cu2+ et la molécule biotine

17

NTA/Cu2+/(histidine)2

N

NH

NH 2

O HO

N

O –

O

O –

O

O –

O

N NH

NH 2OH

O

Cu 2+

NH

NH

O

S

N

O –

O

O –

O

O –

O

Cu 2+

NHNH

O

S

COOH

COOH

NTA/Cu2+/(biotine)2

[2] R. Griesser et al. Biochemistry 1970, 9, 3285-3293.

interaction entre l’atome S de la biotine

et l’ion Cu2+ démontrée en 1970[2]

→ Démonstration qualitative de cette nouvelle

interaction par microscopie à fluorescence :

cliché obtenus après incubations avec GOX-B et l’avidine-FITC puis rinçage,

Rappel : pas d’ancrage de l’avidine-FITC sur les électrodes

ni sur le Ppyr-NTA/Cu2+

GOX

électrode

N

O–

O

O –

O O–

O

Cu 2+

ONH

N H

S S

NH

NH

O

n

N

O

N HNH

S

SN H

NH

O

S

NHNHO

S

NH

NH

O

FITC



NH

NH

S

O

N

O–

O–

O–

O

OO

Cu2+

NHNH

S

O

COOH

COOH

Ppyr-NTA

Ancrage de B-ADNsonde sur le Ppyr-NTA :

Détection du phénomène d’hybridation de l’ADN :

Phénomènes d’ancrage et

d’hybridation confirmés

Comparaison des deux

systèmes délicate (interaction

et ADN différents)

Utilisation d’enzyme (GOX)

pour comparaison

J. Baur et al. Electrochem. Commun. 2010, 12, 1287-1290.

Mise en évidence d’une nouvelle interaction NTA/Cu2+/biotine

→ Etude de l’ancrage de l’ADN par spectroscopie d’impédance électrochimique :

18

[hydroquinone] = 10-3 mol.L-1, Eapp = 0,4 V / ECS, E = 5 mV rms, électrode CV (Ø = 3 mm) et gamme de fréquences : 0,1 Hz à 500 kHz.



Courbes typiques cinétique enzymatique :

I = f([glucose])

→ aux faibles [glucose] : partie linéaire

initiale = sensibilité de l’électrode

→ aux fortes [glucose] : plateau = Jmax,

saturation de l’enzyme en substrat.

Comparaison des résultats obtenus pour l’immobilisation de la glucose oxydase (enzyme modèle)

19Eapp = 0,6 V / ECS, tampon phosphate (0,1 mol.L-1, pH = 7).

GOX

électrode

NH

NNH

N

N

O–

O

O–

O O–

O

Cu2+

n

N

NH

N

N H

N

N H

N

NH

N

GOX

électrode

N

O–

O

O –

O O–

O

Cu 2+

ONH

N H

S S

NH

NH

O

n

N

O

N HNH

S

SN H

NH

O

S

NHNHO

S

NH

NH

O

électrode

NH

NNH

N

N

O–

O

O–

O O–

O

Cu2+

n

N

NH

NNH

N

NH

N

O

N HNH

SS

N H

NH

O

S

NHNHO

S

NH

NH

O

GOX

O

N HNH

S

SN H

NH

O

S

NHNHO

S

NH

NH

O

S

N HNH

O

S

NH

N H

O



Perméabilités : poly(pyrrole-NTA) : Pm = 10-1 cm.s-1 et poly(pyrrole-biotine) : Pm = 10-3 cm.s-1 (facteur 100)

Performances similaires entre les systèmes NTA/Cu2+/histidine et NTA/Cu2+/biotine

Meilleures performances en présence du duplex d’ADN → + d’enzymes immobilisées (ADN agit comme un

éventail)

Comparaison des résultats obtenus pour l’immobilisation de la glucose oxydase (enzyme modèle)

SystèmePpy-NTA/Cu2+/

His-GOX

Ppy-NTA/Cu2+/

B-GOX

Ppy-NTA/Cu2+/ADNduplex/

avidine/B-GOX

Ppy-biotine/

avidine/B-GOX [3]

Jmax (µA.cm-2) 11,5 13,2 21,8 1

Jmax relatif 100 % 80 % 130 % 10 %

sensibilité

(mA.mol-1.L.cm-2)0,5 0,6 0,9 0,15

sensibilité relative 100 % 80 % 125 % 40 %

activité enzymatique

en solution (U.mg-1)150 220 220 110

[3] S. Cosnier et al. Anal. Chem. 1999, 71, 3692-3697.

référence

20



• Avantages du poly(pyrrole-NTA) :→ bonne perméabilité du polymère et faible limite de détection

→ possibilité d’immobiliser des molécules marquées avec des histidines OU des biotines

→ adressage électrochimique propre aux polymères électrogénérés

• Avantages de l’interaction NTA/Cu2+/histidine :→ réversibilité de l’interaction NTA/Cu2+/histidine

• Avantages du nouveau système NTA/Cu2+/biotine :→ par rapport au système NTA/Cu2+/histidine : disponibilité commerciale des molécules biotinylées

→ par rapport au système classique avidine/biotine : meilleures performances

→ alternative séduisante au système avidine/biotine

Conclusions 1ère partie : le poly(pyrrole-NTA)

21



Sommaire

Introduction

Le poly(pyrrole-NTA) : une plateforme polyvalente pour l’immobilisation de biomolécules

Les nanotubes de carbone et leur incorporation dans les

architectures biomoléculaires

• Fonctionnalisation multiple de CNTs

• Combinaison CNTs/poly(pyrrole) pour la connexion d’une réductase


Remerciements

22



→ L’interaction CNT/pyrène :

→ Synthèse de pyrènes fonctionnalisés par des partenaires affins :

pyrène-NTA pyrène-biotinepyrène-adamantane

O

OS

O

NH NH

NH

OO

NH

O

OH OO H

N

O

O H

+

Fonctionnalisation multiple des CNTs pour l’immobilisation d’enzymes (GOX)

23

_

_

_

2+N

NCu

O

O

N

O

O

O

O

NN

dépôt SWCNTs dispersés20µL à 0,1 mg.mL-1 dans le THF

séchageélectrode électrode

répétition x2

→ Procédure :trempage de l’électrode dansune solution contenant un oudes pyrènes fonctionnalisés

5.10-4 mol.L-1 dans le THF



Fonctionnalisation simple des SWCNTs

Système

NTA/Cu2+/histidine

Système

adamantane/-cyclodextrine

24

Système

biotine/avidine/biotinesolutions contenant un des 3 pyrènes (5.10-4 mol.L-1)

Eapp = 0,6 V / ECS, tampon phosphate (0,1 mol.L-1, pH = 7).

NH

NNH

N

N

O–

O

O –

O O–

O

Cu 2+

électrode

GOXNH

N

N H

N

N H

N

NH

N

S

N HNH

O

S

NH N H

O

GOX

électrode

O

N HNH

SS

N H

NH

O

S

NHNHO

S

NH

NH

O

électrode

GOX



Système Pyrène-NTA/Cu2+/His-GOX

Pyrène-adamantane/-CD-GOX

Pyrène-biotine/avidine/B-GOX

Jmax (µA.cm-2) 44,8 (51 %) 135,4 (100 %) 5,1 (4 %)

sensibilité(mA.mol-1.L.cm-2) 2,38 (45 %) 8,20 (100 %) 0,11 (1 %)

seuil de détection (mol.L-1) 10-5 3,1.10-6 3,4.10-4

gamme de linéarité (mol.L-1) 10-5 – 6,3.10-3 3,1.10-6 – 9,4.10-3 3,4.10-4 – 1,2.10-2

activité de l’enzyme en

solution (U.mg-1)150 230 220

référence

Comparaison des résultats obtenus pour la fonctionnalisation simple des SWCNTs

Système adamantane/-cyclodextrine le plus performant

Gammes de linéarité et seuil de détection similaires entre les systèmes adamantane/-cyclodextrine et

NTA/Cu2+/histidine

Plus mauvais : avidine/biotine → phénomène d’écrantage dû à l’avidine 25



Fonctionnalisation multiple des SWCNTs

26

mélange équimolaire 1/1/1 des 3 pyrènes (5.10-4 mol.L-1)

Eapp = 0,6 V / ECS, tampon phosphate (0,1 mol.L-1, pH = 7).

ON

O ONH

NH

O S

OH HO

HO

ON

O ONHNH

O

S

OH HO

HO

GOX

avidine-CD-GOX

S

N HNH

O

ON

O ONHNH

O

S

OH HO

HO

GOX

GOX

Cu2+

His-GOX

S

N HNH

O

_

_

_

Cu2+

ON

O ONHNH

O

S

O O

O

GOX

GOX

GOX

NHN

N HN

B-GOX



Fonctionnalisation multiple des SWCNTs→ Résultats :

→ Démonstration possibilité de fonctionnaliser les SWCNTs avec les 3 systèmes affins considérés

(NTA/Cu2+/His, avidine/biotine, adamantane/-CD) par simple trempage.

→ Applications : détection multienzymatique à activités combinées, détection de plusieurs analytes…

Enzyme -CD-GOX B-GOX His-GOX

Jmax (µA.cm-2) 5,3 8,4 13,5

sensibilité(mA.mol-1.L.cm-2) 0,30 0,53 0,59

seuil de détection (mol.L-1) 3,6.10-5 3,6.10-5 3,6.10-5

gamme de linéarité (mol.L-1) 3,6.10-5 – 6,3.10-3 3,6.10-5 – 6,3.10-3 3,6.10-5 – 1,6.10-2

activité de l’enzyme en solution (U.mg-1) 230 220 150

27



3 clusters FeS

site actifNiFe

→ L’hydrogènase NiFe de Desulfovibrio fructosovorans pour la

bioconversion de l’énergie :

Combinaison CNTs/poly(pyrrole) pour la connexion électrique d’une hydrogénase

Enzyme qui catalyse de façon réversible :

H2 = 2 H+ + 2e-

capacité double :

- transformer H2 en énergie électrique

- stocker H2 → Mode de fonctionnement pour l’oxydation de H2 (transfert d’électrons indirect) :

électrodeH2

2 H+

H2ase oxydée

H2ase reduite MV2+

MV·+

e-

28

→ Combinaison performances CNTs et poly(pyrrole)

H2ase H2ase

H2ase H2ase

électrode de carbone vitreux

H2ase hydrogénase=

viologène=

CNTs=



dépôt CNTs : n x 10µL à 0,1 mg.mL-1 dans le THF

mélange H2ase (0,2 mg.mL-1) + pyrrole-MV (4.10-3 mol.L-1) : 10 µL

polymérisation : Eapp = 0,8 V / ECS, H2O + LiClO4 (0,1 mol.L-1).

→ Polymère choisi : le poly(pyrrole-viologène)

viologène = médiateur pour le transfert électronique entre l’enzyme et l’électrode

structure[4] : N

N

N+

+

viologène = MV2+

(médiateur rédox)

dépôt mélangeH2ase + monomère

électro-polymérisation

29[4] S. Cosnier et al. J. Electroanal. Chem. 1997, 433, 113-119.

→ Immobilisation par encapsulation dans le film de poly(pyrrole-viologène) sur des dépôts de CNTs :


dépôt SWCNTs dispersés

séchageélectrode électrode

répétition (n fois)

électrode électrodeséchage

H2ase H2ase

H2ase H2ase

électrode



→ Etude sur électrode de carbone vitreux :

MWCNTs

Meilleures performancesavec les MWCNTs 30

H2ase H2ase

H2ase H2ase

électrode

H2ase hydrogénase=

viologène=

CNTs=

→ Etude sur électrodes de carbone vitreux modifiées par les CNTs :

Jcat = 17 µA.cm-2

SWCNTs

Jcat = 103 µA.cm-2

électrode de carbone vitreux

Jcat = 301 µA.cm-2

quantités d’enzyme et de monomère constantes, dégazage Ar 30 min, H2 30 min puis

activation H2ase : Eapp = - 0,8 V / ECS (15 min) dans le tampon phosphate (0,1 mol.L-1,

pH = 7) et étude dans la même solution par CV et enfin Ar 15 min puis CV.


H2ase H2ase

H2ase H2ase

électrode



→ Caractérisation par microscopie électronique à balayage (MEB) :MWCNTs

avant polymérisation

après polymérisation

Surface « lissée » avec les SWCNTsConservation de la porosité avec les MWCNTs ↔ meilleures performances 31

200 nm 200 nm

200 nm

SWCNTs

200 nm




→ Evolution de l’intensité catalytique en fonction de la quantité de MWCNTs :

Probablement dû à : augmentation de la surface spécifique des électrodes due aux MWCNTs,meilleure perméabilité,transfert d’électrons facilité du fait d’une meilleure conduction…

32

Partielinéaire

quantités d’enzyme et de monomère constantes, seul VMWCNTs change

partie anodique des courbes de voltampérométrie cyclique

courbe Jcat = f(quantité MWCNTs) linéaire

entre 10 et 50 µL de MWCNTs déposés




• Fonctionnalisation multiple de SWCNTs :→ mise en œuvre simple par trempage

→ possibilité de fonctionnalisation avec 3 systèmes affins différents

• Combinaison CNTs/poly(pyrrole) pour la connexion électrique d’une hydrogénase→ résultats préliminaires mais prometteurs

→ augmentation du signal obtenu après dépôt de CNTs en général et plus particulièrement avec les MWCNTs

• Nanotubes de carbone : → augmentation de la surface spécifique des électrodes

→ augmentation de la conduction et de la perméabilité des films

Conclusions 2ème partie : les nanotubes de carbone

33



CONCLUSIONS GENERALES

• Potentiel des films de poly(pyrrole) et des nanotubes de carbone pour :→ augmenter sensibilité et seuil de détection des architectures biomoléculaires

→ immobilisation de biomolécules en général

→ réaliser systèmes multifonctionnels

→ combinaison des deux : amplification des performances

PERSPECTIVES

• Poly(pyrrole-NTA) : NTA/Cu2+/biotine

→ réversibilité,

→ utiliser dans des biocapteurs (Ab/Ag, ADN…),

→ taux de recouvrement de surface.

• CNTs :→ architecture multifonctionnelle : applications diverses,

→ connexion d’une hydrogénase NiFe : optimisation du système.

34



Remerciements

Jury :Rapporteurs : Dr. Elisabeth Lojou et Pr. Alexander Kuhn

Examinateurs : Dr. Gérard Bidan et Pr. Pierre Gros


Equipe BEA :

Directeurs de thèse : Dr. Serge Cosnier et Dr. Michael Holzinger,

Dr. Chantal Gondran, Arielle Le Pellec, Dr. Alan Le Goff, Dr. Karine Gorgy

Permanents et étudiants du DCM

35

Merci pour votre attention!





Système Pyrène-NTA/Cu2+/His-GOX

Pyrène-adamantane/-CD-GOX

Pyrène-biotine/avidine/B-GOX

temps de réponse (s) 10 30 20

Jmax (µA.cm-2) 44,8 (51 %) 135,4 (100 %) 5,1 (4 %)

sensibilité(mA.mol-1.L.cm-2) 2,38 (45 %) 8,20 (100 %) 0,11 (1 %)

seuil de détection (mol.L-1) 10-5 3,1.10-6 3,4.10-4

gamme de linéarité (mol.L-1) 10-5 – 6,3.10-3 3,1.10-6 – 9,4.10-3 3,4.10-4 – 1,2.10-2

KM apparent(mol.L-1)

11,8.10-3 1,6.10-3 66,4.10-3

activité de l’enzyme en

solution (U.mg-1)150 230 220

Fonctionnalisation simple des SWCNTs



0.2 0.4

20 µA

E (V vs ECS)

A

, ,

0.2 0.4

quantité deMWCNTs

déposés (µL)

10

20 µA

E (V vs ECS)

2030

40506070100

B

, ,

20

40

60

0 30 60 90

I (µA)

quantité de MWCNTs déposés (µL)

Connexion d’une hydrogénase NiFe sur les MWCNTs→ Etude de l’évolution du signal de Fe(CN)6

4- en fonction de la quantité de MWCNTs :

Courbe I(Fe(CN)64-) = f(quantité MWCNTs) linéaire entre 10 et 60 µL de MWCNTs déposés.

Confirme l’hypothèse d’augmentation de la surface spécifique des électrodes due aux MWCNTs

mais ne la valide pas : vérifier absence d’accumulation de Fe(CN)64- dans les MWCNTs.

Documents

Département de Chimie Moléculaire Biosystèmes Électrochimiques & Analytiques Autoassemblage de macromolécules biologiques via des poly(pyrroles) et/ou