Réalisation d'une plateforme biopuce sans marquage, basée sur la lithographie douce

摘要

L’amélioration des biopuces et de leurs lecteurs est un enjeu crucial dans l’industrie actuelle qui réclame des méthodes d’analyses moléculaires plus sensibles et moins onéreuses. Dans ce but, plusieurs points doivent être revus : sensibilité du lecteur, densité des puces, marquage en fluorescence des biomolécules. Nous avons mis en place et développé différentes techniques de dépôt de molécules basées sur la lithographie douce ainsi qu’une technique de détection d’interaction biologique par diffraction afin de créer une plateforme biopuce complète, sans marquage et à bas coût. A travers ce mémoire de thèse, la structuration de diverses molécules à l’échelle nanométrique sur un substrat sera étudiée : structuration de dendrimères, de polymères à empreintes moléculaires (MIP), d’ADN. Nous verrons des techniques pour structurer des couches à l’échelle nanométrique par lithographie douce, mais sans avoir recours préalablement à la lithographie électronique pour créer les moules. De même, nous étudierons le « macrotimbre » qui permet le dépôt de plusieurs molécules différentes en une seule étape (multiplexage) par lithographie douce. Une technique de détection par diffraction de la lumière sera développée afin de passer outre l’étape de marquage qui porte le risque d’endommager la molécule et donc de dénaturer ses fonctions. Ce travail se place dans le cadre d’un projet de développement industriel en partenariat avec la société INNOPSYS et dont l’objectif est de démocratiser l’analyse biopuce en une solution financièrement accessible aux hôpitaux et aux laboratoires d’analyses et non plus seulement aux seuls organismes de recherche. -------------------------------------------------------------------------------------------------- Enhancement of biochips and biochips scanners is a crucial issue in the actual industry that needs more sensitive and less expensive molecular analysis tools. In this aim, several points have to be re-examined: detector sensitivity, chip density, labeling. In this perspective, we have developed several different techniques based on soft lithography to pattern molecules. We also have developed a label-free detection system based on diffraction, to create a full biochip platform, without labeling and at low cost. Through this manuscript, several biomolecules patterned at nanoscale, will be studied: dendrimers, molecular imprinted polymers (MIP), DNA. We will see some techniques to pattern molecules at nanoscale with soft lithography but without any previous advanced lithography to create molds. Moreover, we will study the “macrostamp” that ables to print several different biomolecules in one step by soft lithography. A method to detect the molecular interaction based on light diffraction will be presented, in order to remove the labeling step. This step involves the risk of damaging the molecule and so the risk of modifying their functions. This work takes place in the context of an industrial development project in partnership with the society Innopsys. The aim is to democratize biochips analysis to increase their accessibility to hospitals and analysis laboratories and not only to research organization