La passivation de l’arséniure de gallium

Il a été démontré que lorsque la surface est passivée à l’aide de soufre, ceci augmente la PL émise par la surface de GaAs (Kim et al., 2009). Pour l’utilisation du GaAs dans un biocapteur, il doit être possible de fonctionnaliser la surface à l’aide de molécule liante. Dans ce cas-ci, les alcanethiols sont des molécules très intéressantes, car ils permettent de passiver la surface de GaAs grâce à leur groupement thiol à une extrémité et ils peuvent posséder un groupement fonctionnel à l’autre extrémité qui permet de fonctionnaliser la surface de GaAs (Voznyy & Dubowski, 2008). En chimie organique, un thiol est un composé organosulfurique qui contient une liaison soufre-hydrogène (SH) (International Union of Pure and Applied Chemistry, 2014) (Figure 2.13a). Le groupement thiol correspond au groupement fonctionnel SH. Un alcanethiol peut être formé de trois parties distinctes, soit le groupement thiol, une chaîne alkyle et un groupement fonctionnel.

Figure 2.13 : Les thiols et les SAM

a) Représentation d’un groupement thiol. [Par Vladsinger — Travail personnel avec : BKchem, Domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1972869] b) Illustration de passivation d’un alcanethiol sur un substrat. [Par Abnak – Travail

personnel, Domaine public,

https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5328221]

c) et d) Étapes de formation d’un SAM selon différentes températures et différentes phases (gazeuse, liquide, solide) des thiols, c) température sous le point triple et passant de phase gazeuse à cophase gazeuse et solide et finalement solide, d) température plus élevée que le point triple et passant par les trois phases et les deux cophases. [Par Schwartz, 2001]

Lorsque les alcanethiols sont mis en suspensions dans un milieu isotrope, ces molécules s’organisent entre elles pour former une couche ordonnée, appelé monocouche autoassemblée (SAM) (Schreiber, 2000; Schwartz, 2001) (Figure 2.13b). En résumé, les thiols se lient à la surface par leur groupement thiols et leur orientation est désordonnée. Après quelque temps, les thiols commencent à s’orienter en dressant la chaîne alkyle et le groupement fonctionnel à l’opposé de la surface. Le temps de liaison et d’orientation dépend du point triple de la substance, dans ce cas-ci, du GaAs en liaison avec le thiol. Le point triple correspond au point de température et de pression où les trois phases de la substance coexistent (International Union of Pure and Applied Chemistry, 2014). De plus, lorsque les groupements fonctionnels sont à l’opposé de la surface, il y a des liaisons qui

peuvent se créer dans les chaînes alkyles avec des ponts hydrogènes, des interactions de Van der Waals, la dimérisation ou polymérisation des chaînes (Barlow & Raval, 2003; Love et al., 2005; Voznyy & Dubowski, 2008) (Figure 2.13c et d).

2.3.3.1 Liaison des anticorps sur la surface d’arséniure de gallium

Dans le cadre du biocapteur, les Ac sont liés sur la surface à l’aide d’un liant comme l’acide 16-Mercaptohexadecanoique (MHDA) qui possède un groupement thiol à une extrémité qui permet de lier le GaAs de façon covalente et créer un SAM comme indiqué ci-haut. L’autre extrémité, le groupement fonctionnel, correspond à un groupement carboxyle (COOH) qui est ensuite traiter avec du 1-éthyl-3-(3-diméthylaminopropyl) carbodiimide (EDC) et du N-hydroxysuccinimide (NHS) afin de faciliter la liaison covalente entre le groupement carboxyle et un groupement amine (NH2) présent sur les Ac. Une autre

méthode consiste à utiliser le MHDA avec un groupement thiol à une extrémité et de la biotine comme groupement fonctionnel. De la neutravidine (NA) est ensuite ajoutée afin de lier la biotine et des Ac conjugués à la biotine sont ensuite ajoutés afin de capturer la cible (Figure 2.14). L’or et le GaAs ont une affinité similaire pour les groupements thiols permettant d’appliquer les méthodes utilisées pour l’un avec l’autre. Ainsi, l’or est beaucoup plus souvent utilisé comme surface pour les biocapteurs basés sur le SPR et l’EIS. Entre autres, Barreiros dos Santos et al. (2013) ont conçu un biocapteur EIS avec une électrode en or, traité avec du MHDA et EDC et NHS et un Ac anti-E. coli O157 : H7 et de plus, ils ont caractérisé l’efficacité de capture des Ac anti-E. coli à l’aide d’un biocapteur SPR utilisant une surface d’or et traité de la même façon que l’électrode. Ceci leur a permis d’obtenir une limite de détection (LOD) de 2 unités formatrices de colonies par mL (UFC/mL). Une autre équipe a utilisé un biocapteur SPR avec une surface d’or traité avec du MHDA et EDC et NHS et ils ont testé cinq différentes lectines, Wheat Germ Agglutinin (Triticum vulgaris), Concanavalin A (Canavailia ensiformis), Ulex Europaeus Agglutinin (Ulex europaeus), Peanut Agglutinin (Arachis hypogaea), Maackia Amurensis Leukoagglutinin (Maackia amurensis), afin de capturer et détecté E. coli O157 : H7 (Y. Wang et al., 2013). Leur biocapteur a permis d’obtenir une LOD de 3 x 103 _{UFC/mL. D’autres équipes ont aussi}

fragmentés par leurs ponts disulfures afin d’utiliser les cystéines présentes sur l’Ac pour se lier sur la surface d’or et ainsi, orienter les Fab vers le haut. Par ce même ordre d’idée, une cystéine terminale a été ajoutée sur la protéine de capture afin de la lier sur la surface. Une autre méthode utilisée est l’immobilisation assistée par la lumière. La technique utilise des groupements thiols sur la surface afin de réagir avec des groupements aromatiques présents dans la protéine en irradiant la surface avec de la lumière ultraviolette. La réaction crée une liaison disulfure entre les groupements thiols et les groupements aromatiques (Nakanishi et al., 2008).

Figure 2.14 : Représentation de l’assemblage final de la surface du biocapteur avec la bactérie E. coli capturé avec les anticorps biotinylés.

[Par Nazemi et al., 2015]

2.4 L’utilisation des microplaques ELISA en substitution de la surface de GaAs