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Theses Year : 2011

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Développement d'un microsystème bioanalytique intégrant des nanoparticules magnétiques dédié au diagnostic de l'allergie

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Abstract

In the field of allergy diagnosis, the most used in vitro approach consists in quantifying Immunoglobuline E (IgE) in patient sera using enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) in conventional microtiterplate. The immunochemical techniques have been chosen since they provide high specificity and sensitivity. Although these approaches are easy to use and allow automation, they required high sample volume (100 μL) and suffer from mass transfer limitations which lead to long assay time. In that way, we have developed a bioanalytical microsystem integrating magnetic nanoparticles dedicated to milk allergy diagnosis. The nanoparticles, previously functionalized with the capture molecule (antigen in our case) were used as immunosupport thus allowing target (IgE) capture in colloidal phase. The reduction of the immunosupport to nanometric scale was responsible of an increase of surface to volume ratio and a decrease of diffusion distances, thus the interaction kinetic between the capture molecule and the target are improved compared to macro and micro sized support. After the target capture, the nanoparticles and therefore the target are separated from the matrix and preconcentrated in a magnetic chamber before the detection step. Indeed, this magnetic chamber, made of ferromagnetic beads, allow the trapping of the magnetic nanoparticles. Thus, the developed microsystem was able to determine IgE concentration with a 25 fold reduction of assay time as well as a 50 times reduced sample consumption compared to conventional microtiter plate. This last point is crucial since the milk allergy is mainly observed in children. The quantification of IgE in real sera conditions and the results comparison to gold standard validated the developed microsystem as a tool for allergy diagnosis.
Dans le cadre du diagnostic de l'allergie, l'approche in vitro la plus utilisée consiste à quantifier les Immunoglobulines E (IgE) du patient par un immunodosage de type enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) à l'aide d'un support conventionnel : la plaque de microtitration. Ces méthodes sont utilisées du fait de leur grande spécificité et sensibilité. Bien que cette technique soit facile à mettre en œuvre et automatisable, elle nécessite des volumes de réactifs et d'échantillons importants (de l'ordre de la centaine de μL) et est limitée par le transfert de masse des analytes vers la surface du support générant ainsi des temps d'analyse élevés. Notre travail a consisté à élaborer un microsystème bioanalytique intégrant des nanoparticules magnétiques et dédié au diagnostic de l'allergie au lait. Les nanoparticules magnétiques fonctionnalisées avec la molécule de capture, l'antigène dans notre cas, sont utilisées en tant que support de l'interaction et permettent ainsi de capturer la cible (IgE) en phase colloïdale. La réduction de la taille du support vers des échelles nanométriques permet d'augmenter le rapport surface sur volume et de réduire les distances de diffusion. Ainsi, la cinétique d'interaction entre la molécule de capture et la cible est accélérée par rapport à des supports milli ou micrométriques. Après l'étape de capture de la molécule cible, les nanoparticules et donc la cible sont séparées des molécules interférentes et préconcentrées au sein d'une chambre magnétique avant l'étape de détection. En effet, cette chambre magnétique, composée de billes de fer ferromagnétiques, permet le confinement magnétique des nanoparticules. Ainsi, le microsystème que nous avons développé a permis de diminuer les temps d'analyse d'un facteur 25 et de consommer 50 fois moins d'échantillon par rapport à un ELISA conventionnel réalisé en plaque de microtitration. Ceci est d'autant plus critique que l'on travaille dans un contexte d'allergie au lait qui concerne les jeunes enfants. L'immunodosage des IgE spécifiques au sein des sérums de patients allergiques au lait et la comparaison des résultats avec une méthode de référence a permis de valider ce microsystème bioanalytique en tant qu'outil de diagnostic de l'allergie.

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Dates and versions

pastel-00610305 , version 1 (21-07-2011)

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  • HAL Id : pastel-00610305 , version 1

Cite

Bruno Teste. Développement d'un microsystème bioanalytique intégrant des nanoparticules magnétiques dédié au diagnostic de l'allergie. Alimentation et Nutrition. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00610305⟩
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