Partenaires

Logo ens
CNRS
Logo P6
Logo P7

 


Rechercher

Sur ce site


Laboratoire Pierre Aigrain

Accueil du site > La recherche au L.P.A. > Physique du vivant > Groupe de Biophysique > Thèmes de recherche > C) Membranes à nanocanaux pour la détection de biomolécules > A) Single nanochannel for biomolecule conformation detection

A) Membrane à nanocanal pour la détection de conformation de biomolécule

Ce travail porte sur le développement d’un dispositif nanopore pour la détection électrique de changements de conformation de biomolécules.

Membrane à pore unique Lorsqu’une membrane possédant un pore unique sépare deux compartiments contenant un électrolyte entre lesquels une différence de potentiel est appliquée, il apparaît un courant ionique à travers le pore. Si un objet de taille comparable à la section du pore passe à travers celui-ci, il provoque une chute du courant ionique. L’amplitude et la durée du transitoire permettent d’accéder à la taille, la mobilité ou la charge de l’objet. Ce type d’observation électrique à l’échelle de l’objet unique est utilisé pour le comptage de colloïdes ou de bactéries, avec des pores de taille micrométrique (compteur de Coulter). Depuis quelques années des pores protéiques de très petit diamètre, de l’ordre de 1 nm (des canaux ioniques) sont utilisés pour étudier la translocation d’ADN simple brin linéarisé. Pour notre application, on souhaite disposer de canaux de taille plus grande.

Nanopores synthétiques Pour l’étude in vitro de biomolécules, il est nécessaire de disposer de pores synthétiques dans la gamme 5 nm – 50 nm correspondant aux tailles typiques des protéines ou acides nucléiques dans leur configuration native. Les techniques employées font généralement appel à des faisceaux de particules pour créer le pore dans de fines membranes : films polymères (par gravure chimique préférentielle sur la trace d’un seul ion lourd), ou membranes solides à base de silicium (faisceau d’ions focalisé, ou d’électrons). Une approche alternative consiste à utiliser un nanotube de carbone multifeuillet creux incorporé dans une matrice d’enrobage qui est ensuite sectionnée pour définir un nanocanal cylindrique. L’équipe de Crooks [1] a ainsi réussi à micro-manipuler sous microscope optique un nanotube de très fort diamètre interne ( 150 nm) pour réaliser un dispositif nanopore de ce type.

Projet Notre projet consiste à définir un procédé de fabrication adapté à des nanotubes de carbone multifeuillets creux de plus petit diamètre interne. Les nanotubes de carbone sont dispersés puis incorporés dans une résine époxy. Après durcissement, le bloc composite obtenu est découpé au microtome en fines sections perpendiculairement à la direction préférentielle d’alignement des nanotubes. Chaque section ainsi obtenue renferme un petit nombre de nanotubes tronçonnés définissant les nanocanaux. L’effort porte à la fois sur la formulation du composite matrice/nanotubes (dispersion douce des nanotubes, contrôle de leur concentration et de leur alignement, qualité de l’interaction nanotube/matrice pour éviter le déchaussement des nanotubes lors de la découpe), sur la caractérisation structurale des sections obtenues (microscopie électronique) et sur l’intégration de ces sections dans une cellule de mesure macroscopique (positionnement sur un support adapté, adhésion, étanchéité, délimitation de la surface active). La réalisation de ces dispositifs constitue un verrou technologique à lever. La caractérisation électrique du dispositif en utilisant comme particules test des colloïdes d’or nanométriques permettra de valider ce type de détection et d’optimiser le procédé de fabrication et d’assemblage du dispositif.

Applications Dans une deuxième étape, ce nouveau dispositif nanopore devrait permettre la détection électrique à l’échelle de la molécule unique de changements de conformation de biomolécules ou de l’association entre biomolécules, avec des ouvertures potentielles futures vers des tests biomédicaux (par exemple détection de présence d’antigènes via détection d’association antigène-anticorps, détection de mutations induisant des repliements particuliers de l’ADN simple brin).