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Theses Year : 2010

New biosensors based on amorphous silicon

Nouvelles architectures de biopuces à base de silicium amorphe

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Abstract

Biochips are more and more widely used for genetics or drug-screening applications. DNA chips have been considered here. Single strand DNA probes anchored on a surface hybridize with target molecules present in an assay solution. The recognition event is most often detected by fluorescence. With unlabelled targets, plasmon resonance is generally used for detection. This work has been devoted to the development of new architectures to improve biochips performances. The reliability of probe anchoring to the surface represents a critical issue for state-of-the art biochips. The use of thin layers of amorphous hydrogenated silicon and amorphous silicon-carbon alloys offers a convenient and inexpensive route to improve the reliability and robustness of probe anchoring. This allows for benefiting from recent progress in surface chemistry of silicon, with the possibility to realize direct covalent Si-C bonding. By adjusting the characteristics of the layer, enhanced optical response may be obtained for fluorescence and surface-plasmon resonance detection. Both techniques can be combined into the same reusable sensor, allowing for the detection of highly diluted DNA targets (5 10-15 mol/L) and single mismatch discrimination.
Les biopuces sont des outils d'analyse et de diagnostic de plus en plus utilisés dans le domaine de la génétique et de la pharmacie. Cette thèse s'est plus particulièrement intéressée aux puces à ADN qui sont constituées d'un support sur lequel sont fixés des brins d'ADN. On détecte l'hybridation de ces brins avec des cibles de séquence complémentaire présentes au sein d'un échantillon. Cette détection se fait généralement par des mesures de fluorescence. En l'absence de marqueurs fluorescents on utilise souvent une détection par résonance plasmon. Cette thèse a permis de développer de nouvelles architectures visant à améliorer les performances finales de ces dispositifs. La sensibilité (optimisation de la densité de sondes), la sélectivité (minimisation des adsorptions non spécifiques) et la reproductibilité sont très fortement dépendantes de la structure et des propriétés physico-chimiques de la première couche moléculaire utilisée pour l'immobilisation des sondes. L'incorporation d'une couche de silicium amorphe carboné au sein de l'architecture a permis de tirer profit des avancées réalisées ces dernières années dans la chimie de greffage du silicium. En optimisant les caractéristiques de cette couche, on réalise des biopuces présentant une grande stabilité et une sensibilité augmentée tant pour la fluorescence que pour la résonance plasmon. En combinant les deux techniques au sein d'un même capteur réutilisable, on peut détecter in situ et en temps réel l'hybridation de brins d'ADN présents dans une solution très diluée (5 10-15 mol/L) et discriminer efficacement des cibles présentant seulement un mésappariement dans leur séquence.
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Dates and versions

pastel-00529839 , version 1 (26-10-2010)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00529839 , version 1

Cite

Larbi Touahir. Nouvelles architectures de biopuces à base de silicium amorphe. Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]. Ecole Polytechnique X, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00529839⟩
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