IV. Mise au point du protocole de dépôt du polymère à
IV.4. Dépôts de couches minces du MIP pour la détection de 8-
IV.4.2. Caractérisation des couches minces du MIP- 8-hydroxy-2’deoxyguanosine
(MEB)
Comme précédemment l’observation microscopique de la surface des polymères à empreintes moléculaires obtenue dans ces conditions a été réalisée par MEB. La Figure IV. 36 permet d’observer la présence d’une structure poreuse avec des sections de pores de dimensions différentes dans les couches minces de MIP. La porosité du polymère non imprimé représenté dans la Figure IV. 37 n’est en apparence pas très différente de celle du MIP. Les essais HPLC réalisés par S-W. Zhang et al. ont révélé que ce même MIPs déposé sur les parois des capillaire avait une plus forte capacité de recapture des molécules 8-OHdG comparé au NIP. Cela montre qu’au-delà de l’effet géométrique de l’empreinte, un autre aspect important dans l’impression moléculaire est l’interaction chimique entre l’empreinte et les monomères fonctionnels (L. Zhao et al., 2011).
(c) (d) Figure IV. 36 Clichés MEB avec différents agrandissements de couches MIP-DMSO pour la
détection de 8-OHdG déposées sur des échantillons en silicium avant extraction de la molécule empreinte guanosine : (a) ×8000, (b) ×20000.
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(a) (b) Figure IV. 37 Clichés MEB avec différents agrandissements de couches NIP-DMSO pour la
détection de 8-OHdG déposées sur des échantillons en silicium avant extraction de la molécule empreinte guanosine : (a) ×8000, (b) ×20000.
IV.4.3. Compatibilité des dépôts avec la propagation de l’onde
acoustique
Afin d’étudier l’influence des dépôts de couche mince de MIP/guanosine, placés sur le chemin sensible du capteur à onde acoustique, celui-ci est inséré dans la cellule de test afin de mesurer, à l’analyseur de réseau, la réponse en transmission S21 des capteurs avant et après dépôt du MIP.
La Figure IV. 38 montre la réponse en transmission S21 en gain et en phase du capteur avant et après dépôt pour un polymère imprimé (MIP/guanosine) d’épaisseur 700 nm. Le minimum de pertes d'insertion apparaît à la fréquence 116 MHz. Nous observons sur cette figure un décalage en fréquence de 175 kHz et une variation de 5 dB sur le gain maximum associé à une augmentation des pertes d’insertions suite au dépôt du polymère.
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(a)
(b)
Figure IV. 38 Réponse en transmission S21 du capteur avant et après dépôt du MIP (Epaisseur 500 nm) (a) Pertes d’insertion et (b) réponse en phase du capteur
Du fait de ces pertes d’insertion assez importantes, nous pouvions considérer que les dépôts étaient reproductibles mais les capteurs restaient adaptés uniquement pour une utilisation ultérieure de détection d’AMP en régime statique. La réalisation de films plus minces n’a pu être abordée à défaut de temps.
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IV.5. Conclusion
Une étude bibliographique et technique préalable, a abouti au choix d’une technique de dépôt par centrifugation (« spin-coating »), une méthode courante pour produire un film mince et uniforme sur un substrat. Dans un premier temps, il a fallu adapter le protocole de préparation volumique des solutions MIP/AMP et NIP, et trouver les paramètres de dépôt appropriés à savoir, la vitesse l’accélération, le temps et la quantité ainsi que les conditions optimales de polymérisation afin de réaliser des films en couches minces (< 500 nm) localisés sur la zone de propagation d’onde de notre capteur à ondes acoustiques. La polymérisation est réalisée en absence d’oxygène, par une technique d’insolation sous Ultraviolet dans une chambre inerte, sous circulation d’azote pendant toute la durée de la polymérisation. Aussi, nous avons eu recours à une technique de masquage par kapton pour limiter le dépôt sur la zone de propagation. D’autre part, il est apparu nécessaire de trouver un traitement de surface adapté pour que la solution adhère au substrat. Ainsi, nous avons procédé à une fonctionnalisation de la surface par mélange piranha qui élimine les résidus organiques et régénère par oxydation les groupes hydroxyles (groupes OH), suivie d’une silanisation qui permet d’obtenir une polymérisation homogène par greffage covalent du polymère. Enfin, nous avions un problème d’homogénéité du film auquel nous avons remédié par des changements de la viscosité de la solution et des paramètres de dépôt cités précédemment. L’aspect visuel, les épaisseurs et l’homogénéité des dépôts ont été étudiés par une caractérisation optique et mécanique qui a soulevé l’importance du traitement de surface. L’observation microscopique de la surface des polymères à empreintes moléculaires obtenues dans ces conditions, a révélé la présence d’une structure poreuse avec des sections de pores de dimensions différentes dans les couches minces de MIP.
Les caractérisations électriques des dispositifs à ondes de Love équipés de ces couches minces de MIP-DMSO, ont été effectuées au moyen d'un analyseur de réseau. Ces résultats de caractérisation présentent des niveaux de pertes compatibles avec notre application, et valident ainsi la faisabilité et l’efficacité du couplage entre les dispositifs à ondes acoustiques et les polymères à empreintes moléculaires. Par conséquent nous avons pu procéder par la suite au test d’autres polymères à empreintes moléculaires en utilisant ce même protocole. Deux polymères visant à détecter le nucléoside pseudouridine à base de deux monomères fonctionnels HALL et BAAPY ont ainsi été développés à partir d’un protocole en forme volumique. La caractérisation par microscopie électronique à balayage a révélé la présence de
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macropores dans le polymère qui contrairement au MIP/AMP ne présente pas de problème de séparation de phase du solvant. Comme le MIP/AMP, la taille et la densité poreuse du film varient en fonction de l’épaisseur. En effet, plus le film est épais, plus il présente des pores de taille et de densité importantes. Un autre polymère en couche mince pour la détection de 8-OhdG a été développé. Les caractérisations électriques des capteurs associés des polymères (MIP/AMP, MIP/pseudouridine à base de HALL et BAAPY et le MIP/8OHdG), ont démontré la compatibilité des dépôts avec la propagation de l’onde acoustique. Ces résultats de caractérisation électriques présentent des niveaux de pertes compatibles avec notre application de détection en régime statique et partiellement en régime hydrodynamique qui fera l’objet du chapitre suivant.
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