Analyse par PM-IRRAS

Les surfaces d’or ont été analysées par spectroscopie IR en mode PM-IRRAS ⁶³. Les spectres obtenus sont montrés Figure 50 Figure 51. Ces spectres sont composés de deux parties : la région des hautes fréquences entre 2500 et 3500 cm^-1, et la région des basses fréquences entre 1200 et 1900 cm^-1.

Figure 50 : Spectres PM-IRRAS des surfaces d’or après fonctionnalisation CEA (a) suivie par le greffage du MUA activé (b).

Les deux bandes qui apparaissent dans la région des hautes fréquences à 2853 et 2927 cm^-1 sont attribuées aux vibrations d’élongation symétriques -s et asymétrique -as des méthylènes 3b, 47, 57d, 64. On retrouve ces bandes dans le spectre de la CEA (Figure 50-a) et après son interaction avec le MUA (spectre b) mais avec une intensité plus importante, en raison de l’augmentation du nombre de méthylènes (de 2 à 12) confirmant la présence du MUA 57b. Dans la région des basses fréquences, on retrouve les modes vibrationnels correspondant aux déformations

symétriques et asymétriques des liaisons N-H des groupements amine et ammonium (NH2/NH3⁺) de la CEA à 1530 et 1642 cm^{-1 57b}. Suite au greffage du MUA activé par EDC/NHS sur ces surfaces, la bande à 1642 cm^-1 relative aux fonctions amine de la CEA est toujours présente mais diminue d’intensité. Cette bande avec celle à 1546 cm-1, est attribuée aux bandes amide I et II. Elles correspondent respectivement à la vibration d’élongation des C=O, puis la déformation des N-H et l’élongation C-N, caractéristiques de la liaison amide qui se crée entre l’amine de la CEA et l’acide du MUA. A noter qu’il est difficile de différencier les bandes des fonctions amines résiduelles des bandes amide 1. Enfin la bande à 1734 cm-1 est assignée à la vibration d’élongation -(C=O) de l’ester montrant qu’une partie des molécules de MUA adsorbées n’ont pas réagi avec les fonctions amines ⁶⁵. En effet, possédant une fonction thiol, le MUA peut se greffer à la surface d’or non fonctionnalisée par la CEA, laissant le groupement ester de NHS (produit de l’activation du MUA) à la surface ou simplement être en interaction électrostatique avec la surface.

Figure 51 : Spectres PM-IRRAS des surfaces d’or après fonctionnalisation par le MUA (a), activation (b) et greffage du DAPEG (c).

Le suivi par PM-IRRAS de l’assemblage des surfaces Au-PEG est représenté sur la Figure 51. Après greffage du MUA (spectre a), on observe l’apparition de deux bandes intenses à 2850 et 2925 cm^-1 attribuées aux modes de vibration d’élongation symétrique et asymétriques -(C–H) de la longue chaine carbonée du MUA. L’activation des fonction acides terminales a été prouvée par la disparition de la bande à 1719 cm^-1 et l’apparition simultanée de trois bandes à 1740, 1780 et 1810 cm^-1 caractéristiques de l’ester de NHS. Après interaction avec le DAPEG (spectre c), on observe la disparition de ces bandes, tandis que deux bandes partiellement chevauchées à 1122 et 1148 cm^-1 apparaissent, assignées aux vibrations d’élongation C-O-C

des PEG. Les bandes de faible intensité à 1353 et 1249 cm^-1, attribuées respectivement aux modes de balancement (wagging) et torsion (twisting) des CH2 des éthers, dénote le caractère amorphe des molécules de PEG à la surface ⁶⁶.

2.4. Discussion

Dans cette partie, nous avons présenté différentes stratégies de fonctionnalisation de surfaces d’or afin d’avoir les mêmes terminaisons chimiques que sur les surfaces de silicium : NH2,

NH2/SH et PEG. A l’instar de la fonctionnalisation des surfaces de silicium, ces surfaces ont été ensuite caractérisées par deux techniques : la mesure de l’angle de contact et le PM-IRRAS. Les résultats obtenus par la première technique sont en parfait accord avec ceux observés pour les surfaces de silicium.

Les spectres PM-IRRAS confirment que la SAM de CEA est bien formée sur l’or et qu’il y a probablement coexistence des formes protonées et neutres des amines au sein de la SAM. Ces résultats sont en accord avec la littérature qui stipule que la CEA conduit à la formation d’une monocouche de thiolamines ancrées par le soufre et qui expose la fonction amine à la surface

59c, 67. Même si les chaînes courtes de CEA sont moins ordonnées, elles interagissent plus fortement avec la surface 57b.

Le greffage du MUA sur la monocouche de CEA conduit à la formation d’une SAM composée de thiols et amines. La position des bandes de vibration d’élongation -(CH2) à 2850 et 2923 cm^-1 indique que les couches de MUA forment une SAM de structure ordonnée ^{3b, 57d}.

D’autre part, l’activation de la SAM de MUA est confirmée par la présence du NHS greffé de façon covalente au MUA. Après greffage du DAPEG sur ces SAMs activées, le spectre PM-IRRAS montre que les SAM de PEG sont bien formées.

La caractérisation de ces surfaces par XPS a été faite mais les données n’ont pas pu être traitées à temps pour être intégrées dans ce manuscrit. Pour la suite, on considère que la quantité de MUA ayant réagi sur les amines est la même que pour Si.

Bilan

Trois types de surfaces de d’or fonctionnalisées ont été préparées :

-

Au-NH2 : avec coexistence des formes protonées et neutres des amines ;

-

Au-NH2/SH : présence des fonctions amine de la CEA et thiol du MUA. Cette

SAM peut être qualifiée de mixte et présente des fonctions amine et des fonctions thiol.

-

Au-PEG : Le greffage du DAPEG sur le MUA conduit à des SAMs à longues chaînes hydrocarbonées exposant la fonction amine

L’apport de ces différentes fonctions chimiques pour le greffage des GNPs sur les surfaces d’or sera étudié dans la partie suivante.

Au-NH₂ Au-NH₂/SH Au-PEG

Dans le document Les nanoparticules d'or comme agents de nanostructuration et de transduction pour les biocapteurs. Application à l'immunodétection du diclofénac et de l'entérotoxine A de S. aureus (Page 130-134)