Les capteurs MIP pour la détection en milieu liquide

Dans les échantillons liquides, un MIP doit avoir des propriétés de réactivité avec des analytes spécifiques. Ces propriétés comprennent l’insolubilité et la stabilité. Plusieurs études ont été consacrées à la détection de caféine (M. Matsuguchi et al., 2006), (B-S. Ebarvia et al., 2005), (B-S. Ebarvia et al., 2004), (F-A. Villamena et al., 2001) par association MIP-PZ. Zougagh et

al. (M. Zougagh et al., 2005) et Ebarvia et al. (B-S. Ebarvia et al., 2005), (B-S. Ebarvia et al.,

2004) ont suivi la même procédure de synthèse décrite par Liang et al. (C. Liang et al., 1999) pour la préparation du MIP. Dans ces travaux, un MIP a été appliqué à un capteur BAW. Un mélange de monomère MAA fonctionnel (methacrylic acid), de réticulant EDMA (ethylene

glycol dimethacrylate) ou de DVB (divinylbenzene) ainsi que la molécule de caféine, a été

polymérisé sous forme volumique. Après extraction de la molécule caféine, les polymères résultants sont en mesure de la recapture avec une affinité et une sélectivité élevées. Les capteurs BAW, modifiés par le PVC (polyvinyl chloride) ou le PCAE (polycyanoacrylate

ester) et les particules de MIP immobilisées, ont démontré une grande sélectivité envers la

molécule de caféine. L’applicabilité de ces travaux à des analyses d’échantillons réels a été démontrée dans deux travaux (M. Zougagh et al., 2005), (B-S. Ebarvia et al., 2005). Le problème majeur est dû aux interférences des autres molécules communément présentes dans les échantillons réels qui possèdent une structure similaire à la molécule empreinte,

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engendrant ainsi une réactivité croisée. Tan et al. ont développé un capteur MIP-BAW pour la détection de paracétamol (Y. Tan et al., 2001). Trois sortes de polymères ont été synthétisées avec deux types de monomère fonctionnel. La comparaison des résultats a montré que le polymère utilisant simultanément le MAA et 4-VP (4-vinylpyridine) comme monomères fonctionnels, possède la plus grande sensibilité et sélectivité. Afin d’étudier l’effet de la viscoélasticité du polymère sur les mesures, les auteurs ont employé l’analyse d’impédance dynamique du quartz. Il n’y avait aucune variation de la viscoélasticité durant la détection. Le capteur était stable et présentait une bonne reproductibilité. Des résultats satisfaisants concernant la détection de paracétamol dans des échantillons d’urines et de sérums humains ont été obtenus. Liao et al. ont synthétisé des membranes imprimées par les molécules L-histidine et D-L-histidine par électropolymérisation d’acrylamide sur des électrodes en or ou des électrodes en quartz recouvertes d’or en présence des molécules L-histidine et D-histidine (H. Liao et al., 2004). La technique “AC impedance spectroscopy” a été employée afin de vérifier l’effet de l’empreinte sur les membranes. La recapture sélective des énantiomères de l’histidine par leurs membranes polymères respectives a été confirmée. Les résultats ont conduit à la fabrication de capteurs biomimétiques pour la détermination de L-histidine et la séparation de l’histidine.

II.5. Conclusion

L’impression moléculaire est ainsi une technique prometteuse qui connait un attrait croissant en tant que matrice visant à créer des matériaux biomimétiques. Les aspects des MIPs qui nécessitent encore des recherches approfondies sont leurs méthodes de préparation et d’intégration aux transducteurs. Plusieurs publications utilisent essentiellement la même technique pour obtenir le matériau imprimé requis par polymérisation volumique suivie par une rupture de la structure monolithique résultante par broyage et tamisage. Ces matériaux sont appliqués par la suite à la surface des transducteurs par piégeage des particules MIPs. Cette technique présente des inconvénients car celle-ci est fastidieuse, longue et très souvent peu efficace. De plus, le broyage engendre des particules irrégulières qui peuvent être problématiques lorsqu’elles sont déposées à la surface des transducteurs sans compter les particules fines qui sont perdues lors du tamisage. Les nouvelles procédures de synthèse des MIPs (e.g., les méthodes in situ) et les améliorations des caractéristiques des particules MIP vont probablement contribuer à améliorer la facilité de synthèse et les applications générales des MIPs. L’impression moléculaire dans les SAMs peut être considérée comme une solution

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optimale à l’échelle nanométrique afin de minimiser ces problèmes. Toutefois, l’inconvénient de cette technique d’impression est le manque de stabilité du film faiblement réticulé, avec la possible destruction des sites de reconnaissances par la diffusion latérale des molécules, notamment lorsque les empreintes sont extraites. La sélectivité et la cinétique d’association sont fortement affectées par la longueur des alkanethiols, si ceux-ci sont trop courts, il n’y a pas de reconnaissance et s’ils sont trop longs, ils sont susceptibles de bloquer les sites avec leur chaine flexible, des énergies d’activation supérieures sont ainsi requises pour l’association. Les systèmes de formation de matrice optimaux sont le dodecanethiol (Official Methods of Analysis, 1990) et le tetradecanethiol (V.M. Mirsky et al., 1999). Le faible développement des dispositifs PZ associés aux MIPs peut refléter les problèmes d’intégration de ces éléments de reconnaissance artificiels aux transducteurs piézoélectriques. A la base des études entreprises, il n’y a aucun doute que ces difficultés initiales vont être surmontées, et voici pourquoi des stratégies alternatives pour créer des surfaces imprimées ont été récemment explorées. En dépit du fait que plusieurs exemples de développement de MIP associés à des capteurs PZ existent, leur niveau de développement est relativement faible. Ceci est probablement dû à plusieurs aspects de la technologie qui restent encore à améliorer. En effet, divers problèmes clés liés au développement des MIPs doivent être résolus avant une commercialisation réussie.

Les problèmes majeurs à résoudre sont les suivants :

- Le développement et la validation d’un protocole général pour la synthèse des MIPs - Le développement d’un MIP fonctionnel en milieu aqueux

- L’amélioration de l’affinité du polymère ainsi que le ratio entre les liaisons spécifiques et non spécifiques

- Le développement de protocoles d’immobilisation efficaces

Afin d’atteindre ces objectifs, les chimistes des polymères et les ingénieurs développant les capteurs doivent travailler en étroite collaboration pour une meilleure compréhension des MIPs. Cette approche pluridisciplinaire semble être l’une des meilleures manières afin de résoudre des problèmes réels dans divers champs d’applications. Le capteur acoustique à onde de Love choisi comme support de détection piézoélectrique ainsi que la configuration microfluidique associée en vue de la détection d’analogues de nucléosides, seront abordés dans le chapitre suivant.

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III. Association du capteur acoustique à onde de Love à