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Accueil > Groupes scientifiques > Electrochimie et Couches Minces > Organisation et Interactions Moléculaires sur les Surfaces

Couplage covalent d’entités moléculaires sur des surfaces de Si fonctionnalisées

par Anne-Marie - publié le , mis à jour le

Participants : P. Allongue, J.-N. Chazalviel, A.C. Gouget-Laemmel, C. Henry de Villeneuve, A. Moraillon, F. Ozanam
Doctorants et post-docs : T. Aschl, J. Yang (2014), E. Perez (2011), L. Touahir, S. Sam, J. Andresa

L’immobilisation d’entités moléculaires sur des surfaces est une étape indispensable pour de nombreuses applications. Nous avons développé une approche qui permet d’ancrer de manière covalente et dans des conditions douces, des biomolécules, des composés photochromes ou encore des complexants sur des surfaces fonctionalisées de silicium.
Nous utilisons un protocole multi-étapes basé sur le greffage d’une monocouche primaire d’accrochage fonctionnalisée par des groupes acides carboxyliques COOH. L’entité moléculaire, modifiée par un amino-linker (H2N-R), est ensuite immobilisée par aminolyse (réaction d’amidation) après une étape d’activation des fonctions acides (Fig.1a). A chacune des étapes, des observations AFM et des mesures FTIR calibrées sont réalisées pour contrôler la composition chimique des surfaces, optimiser le rendement des réactions (Fig. 1). Nous avons aussi étudié la cinétique des différentes étapes par des mesures IR (mode ATR) in situ. Pour ces mesures le prisme de Si, sur la surface duquel est greffée la monocouche, est mis en contact avec la solution contenant les réactifs et la progression de la réaction est suivie en temps réel (Fig. 1c,d).
Tous les protocoles développés sur les surfaces modèles ont été transposés sur des films de silicium amorphe ou poreux pour la réalisation de biocapteurs.

Fig. 1 : (a) Principe du couplage multi-étape d’entités fonctionnelles modifiées par un amino-linker sur une monocouche acide ; (b) Spectres IR correspondant aux différentes étapes : après le greffage de la monocouche d’acides (spectre noir), après activation (spectre rouge) et amidation (couplage d’amino methyle pyridine). (c-d) Etude par spectroscopie IR in situ de la cinétique d’activation de la couche acide (1ère étape de la Fig. 1a) : (c) spectres IR dans la région correspondant aux bandes NHS et (d) variation de l’intensité de la bande IR au cours du temps

Publications :

[1] A. Moraillon A. C. Gouget-Laemmel, F. Ozanam, and J.-N. Chazalviel, Amidation of monolayers on silicon in physiological buffers : a quantitative IR study, J. Phys. Chem. C 112 (2008) 7158-7167.

[2] S. Sam, L. Touahir, J. Salvador Andresa, P. Allongue, J.- N. Chazalviel, A. C. Gouget-Laemmel, C. Henry de Villeneuve, A. Moraillon, F. Ozanam, N. Gabouze, and S. Djebbar, Semiquantitative Study of the EDC/NHS Activation of Acid Terminal Groups at Modified Porous Silicon Surfaces, Langmuir 26 (2), 809-814 (2009).

[3] L. Touahir, J.-N. Chazalviel, S. Sam, A. Moraillon, C. Henry de Villeneuve, P. Allongue, F. Ozanam, A. C. Gouget-Laemmel, Kinetics of activation of carboxyls to succinimidyl ester groups in monolayers grafted on silicon : An in-situ real-time IR study, J. Phys. Chem. C, 115 (2011) 6782-6787

[4] A.C. Gouget-Laemmel, J. Yang, M. A. Lodhi, A. Siriwardena, D. Aureau, R. Boukherroub, J.-N. Chazalviel, F. Ozanam, S. Szunerits, Functionalization of azide-terminated silicon surfaces with glycans using “click” chemistry : XPS and FTIR study, J. Phys. Chem. C 117 (2013) 368-375.