Development of a selective extraction support based on aptamers : synthesis, characterization and application to complex matrices - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2010

Development of a selective extraction support based on aptamers : synthesis, characterization and application to complex matrices

Développement d'un support d'extraction sélective à base d'aptamères : synthèse, caractérisation et application à des matrices complexes

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Abstract

The analysis of drugs in biological fluids (urine, plasma) at the trace level needs a sample clean-up before LC/MS analysis to limit the role of matrix effect. Despite their attractive features, classical sorbents used in Solid-Phase Extraction (SPE) often lead to the co-extraction of many interfering compounds. As an alternative to this lack of selectivity, selective materials based on a molecular recognition mechanism can be used. Immunosorbents (ISs) based on immobilized antibodies produced towards a target analyte, and molecularly imprinted polymers possessing specific cavities designed for a template molecule have already shown a high potential for the selective extraction of target analytes from complex matrices. Selective extraction based on a molecular recognition mechanism can also be obtained using aptamers immobilized onto a solid support. Aptamers are oligonucleotides able to bind a specific molecule with the same affinity as antibodies. Aptamers are less expensive to produce and present a higher stability than antibodies. An aptamer selected against cocaine was immobilized on various solid supports. These sorbents were characterized in terms of binding efficiency, specific and non specific retention as well as influence of the spacer length. To evaluate the ability of this oligosorbent to extract cocaine from complex samples, plasma and blood samples were treated by the support. The analysis of the samples treated by the oligosorbent led to a very clean chromatogram making the quantification of cocaine possible whereas peak co-elutions were observed when using conventional sample treatment techniques. This illustrated the improvement of the purification step by exploiting the high selectivity of aptamers. An oligosorbent was then synthesized following the same procedure with another aptamer, selected against ochratoxin A. A high retention was observed on this sorbent and allowed the selective extraction of ochratoxine A from wine. Moreover, the extraction procedures are more simple and easier to develop than for the molecularly imprinted polymers.
L'analyse de composés à l'état de traces dans des échantillons complexes tels que les fluides biologiques, les matrices environnementales ou les denrées alimentaires nécessite une étape de purification avant analyse afin de limiter la présence d'effets de matrice. Les supports conventionnels d'extraction sur phase solide, bien qu'étant très efficaces pour préconcentrer l'échantillon, conduisent souvent à la co-extraction de composés interférents. Afin de pallier ce manque de sélectivité, des supports sélectifs fondés sur des mécanismes de reconnaissance moléculaire ont été développés. Les immunoadsorbants, reposants sur l'utilisation d'anticorps dirigés contre l'analyte et immobilisés sur un support solide, et les polymères à empreintes moléculaires qui possèdent des cavités spécifiques complémentaires d'une molécule empreinte, ont déjà démontré un fort potentiel pour l'extraction sélective de composés de matrices complexes. Un troisième type de support d'extraction sélective également fondé sur un mécanisme de reconnaissance moléculaire exploitant les propriétés des aptamères a été développé lors de cette étude. Les aptamères sont des oligonucléotides capables de fixer de manière spécifique une molécule avec une affinité comparable à celle des anticorps. Un aptamère sélectionné pour reconnaître la cocaïne a été choisi comme aptamère modèle pour cette étude de faisabilité. Différents supports d'immobilisation ont été évalués et les oligoadsorbants obtenus ont été caractérisés en termes de rétention spécifique et non spécifique, de taux de greffage, et de capacité. La sélectivité du support le plus performant en milieu pur a ensuite été évaluée en réalisant l'extraction de la cocaïne de plasma et de sang. L'analyse chromatographique des extraits obtenus a conduit à des chromatogrammes dépourvus de co-élutions, contrairement à ceux issus des traitements généralement employés, démontrant ainsi l'apport en purification de l'oligoextraction. Ce développement a ensuite été transposé avec succès à un autre aptamère, l'aptamère anti-ochratoxine A. L'oligoadsorbant obtenu s'est montré très rétentif, du fait de sa forte affinité, et a permis l'extraction sélective de l'ochratoxine A du vin. Les résultats obtenus sont très similaires à ceux obtenus avec un immunoadsorbant. De plus, les procédures d'extraction s'avèrent beaucoup plus simples à développer que pour les polymères à empreintes moléculaires.
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Dates and versions

pastel-00538840 , version 1 (23-11-2010)

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  • HAL Id : pastel-00538840 , version 1

Cite

Benjamin Madru. Développement d'un support d'extraction sélective à base d'aptamères : synthèse, caractérisation et application à des matrices complexes. Chimie-Physique [physics.chem-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00538840⟩
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