Biopuces fluorescentes à base de silicium amorphe carboné
Participants : P. Allongue, J.-N. Chazalviel, A.C. Gouget-Laemmel, C. Henry de Villeneuve, A. Moraillon , F. Ozanam
Doctorants : C. Andrei , T. Aschl (2016) , E. Perez (2011), L. Touahir (2010)
Les biopuces sont des outils d’analyse, couramment utilisés dans la recherche médicale et pharmaceutique, qui permettent la détection à haut débit de molécules biologiques (gènes, protéines, …). Leur principe repose sur la reconnaissance spécifique entre des molécules "cibles" présentes dans un échantillon biologique et des "sondes" immobilisées à la surface de la biopuce. La détection se fait le plus souvent par des mesures de fluorescence, qui reste une des méthodes les plus sensibles mais qui nécessite un marquage des cibles par un groupement fluorophore.
Nous avons proposé une nouvelle architecture de puces à ADN fluorescentes hautement sensibles (voir Fig. 1a). Celle-ci se compose d’une couche mince de silicium amorphe carboné a-Si1-x(CH3)x:H d’épaisseur λ/4 déposée par PECVD sur un réflecteur (aluminium) pour obtenir des interférences constructives en surface, le tout reposant sur une lame de verre. Les sondes sont immobilisées de façon covalente en deux étapes sur une monocouche d’acides carboxyliques greffée sur silicium. Le signal de fluorescence de l’hybridation des sondes ADN (Fig. 1b) avec leurs cibles complémentaires marquées est 40 fois plus intense que celui sur une biopuce commerciale classique en verre et la lame est réutilisable (plusieurs cycles d’hybridation / déshybridation sans perte en sensibilité). Avec un miroir de Bragg comme réflecteur, une sensibilité de détection femtomolaire est atteinte pour l’hybridation de l’ADN. Le suivi in-situ de l’hybridation est en outre possible. Cette architecture est actuellement utilisée pour développer des puces à aptamères d’ADN permettant la détection ultra-sensible de protéines, toxines (ochratoxine A) ou bactéries.
Fig. 1 : (a) Architecture de la biopuce à base de silicium amorphe carboné ; (b) Image de fluorescence de la détection de l’hybridation de sondes d’ADN spottées avec leur cible complémentaire marquée sur une lame commerciale et une lame de verre avec un réflecteur en aluminium.
Publications :
[1] “Highly sensitive and reusable fluorescence microarrays based on hydrogenated amorphous silicon-carbon alloys”, L. Touahir, A. Moraillon, P. Allongue, J.-N. Chazalviel, C. Henry de Villeneuve, F. Ozanam, A. C. Gouget-Laemmel, Biosensors and Bioelectronics 25 (2009) 952-955.
[2] "Molecular monolayers on silicon as substrates for biosensors", J.-N. Chazalviel, E. Galopin, A.C. Gouget-Laemmel, C. Henry de Villeneuve, A. Moraillon, J. Niedziółka-Jönsson, F. Ozanam, J. Salvador Andresa, S. Sam, I. Solomon, S. Szunerits, L. Touahir, P. Allongue, D. Aureau, R. Boukherroub, Bioelectrochemistry 80 (2010) 17-25.