Polarimetric plasmonic imaging biochip system for the dynamical characterization of the anisotropy of nano-functionalized and nano-structured films
Système de biopuces à imagerie plasmonique polarimétrique pour la caractérisation dynamique de l'anisotropie de films nano-fonctionnalisés et nano-structurés
Résumé
Biophotonics enabled numerous scientific and technological advances for understanding the mechanisms ruling the living as well as in the field of medicine. New tools are regularly developped in order to extend further the limits of the understanding of the molecules constituting the living, and to improve the diagnostics and treatment of diseases. Optical biochips are tools participating into a better understanding of biomolecular surface interactions, and permitted high throughput genetic diagnostics or the simultaneous characterization of a large number of protein interactions in parallel. Furthermore, surface plasmon resonance-based biochips enable the dynamical characterization of biomolecular interactions, without the need of using fluorescent markers The main goal of this work was to develop experimentally a biochip system based on surface plasmon resonance able to dynamically characterize anisotropy resulting from the mean orientation of surface-bound biomolecular assemblies. The system's validation was realized through three applications : the observation of biomolecules orientation effected by a change in the fluidic regime ; the characterization of the anisotropy induced by an electric field on a nanometric-thick biomolecular assembly ; and finally the orientation of strings of micronic magnetic beads under a magnetic field. The second goal of this work was to study and develop new laterally-structured metallic substrates. The local perturbation of the evanescent field propagating at the surface of metal was observed through the use of micro- to nano- scale structured samples.
La biophotonique a permis de nombreuses avancées scientifiques, tant dans le domaine de la compréhension des mécanismes du vivant que dans le domaine de la médecine. Les biopuces optiques sont des outils participants à une plus grande compréhension des interactions biomoléculaires de surface et ont rendu possible le diagnostic génétique à haut débit ou la caractérisation simultanée d'un grand nombre d'interactions protéiques en parallèle. Les biopuces à résonance de plasmon de surface permettent de plus la caractérisation dynamique des interactions biomoléculaires, tout en se passant de l'utilisation de marqueurs fluorescents. L'objectif principal de ce travail a reposé sur la mise au point expérimentale d'un système de biopuces à résonance de plasmon de surface capable de caractériser dynamiquement l'anisotropie résultante de l'orientation moyenne d'édifices biomoléculaires de surface. La validation du système ainsi réalisé a été effectuée au travers de trois applications : l'observation de l'orientation de biomolécules sous l'effet d'un changement de régime fluidique ; la détermination de l'anisotropie induite par un champ électrique sur un assemblage biomoléculaire d'épaisseur nanométrique ; et enfin l'orientation de filaments de billes magnétiques microniques sous l'effet d'un champ magnétique. Le second objectif de ce travail reposait sur l'étude et le développement de nouveaux substrats métalliques structurés latéralement. La perturbation locale du champ évanescent se propageant à la surface du métal a ainsi pu être mis en évidence par le biais d'échantillons micro- puis nano- structurés.
Domaines
Biophysique [physics.bio-ph]
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