Bioingénierie de surface pour la conception de bandelettes immunochromatographiques fiables et ultra-sensibles à base de nanoparticules luminescentes // Surface chemistry engineering for reliable and ultra-sensitive lateral flow assays based on luminescen

L'adsorption non spécifique de protéines ou de micro-organismes peut fortement compromettre la fiabilité et la sensibilité des tests diagnostiques, en particulier ceux reposant sur des biocapteurs tels que les tests ELISA ou encore LFA (essais en flux latéral). Lorsqu'ils sont exposés à des milieux biologiques complexes tels que le sang, la salive ou des échantillons environnementaux, ces dispositifs sont soumis à l'adsorption non sélective de biomolécules et de micro-organismes sur la surface du capteur. Ce phénomène peut masquer les éléments de reconnaissance (anticorps, aptamères, oligonucléotides) et générer des faux positifs ou un bruit de fond élevé, réduisant ainsi la sensibilité, la sélectivité et la reproductibilité des analyses. Dans ce contexte, la maîtrise de l'adhésion non spécifique par la bioingénierie de surface — communément désignée sous le terme d'« antifouling » — constitue un enjeu scientifique majeur et un prérequis indispensable au transfert technologique de ces dispositifs vers des applications cliniques, environnementales et industrielles.
Le présent projet se concentrera sur le développement de LFA utilisant des nanoparticules luminescentes dopées aux terres rares, reconnues pour permettre une détection rapide, sensible et à faible coût. L'objectif est double :
1. améliorer la sensibilité de détection en développant de nouvelles stratégies de fonctionnalisation capables de limiter l'adsorption non spécifique ;
2. optimiser la taille et le rendement quantique des nanoparticules afin de permettre la détection directe de traces d'ADN ou d'ARN viral, sans recours à des enzymes ni à des étapes d'amplification.
Cette thèse se fera en étroite collaboration avec Antigoni Alexandrou du LOB à l'Ecole Polytechnique.
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Non-specific protein and microbial interactions can strongly compromise the accuracy and reliability of diagnostic tests, especially those based on biosensors or surface-dependent detection (ELISA, lateral flow assays LFA, or electrochemical tests). When such tests are exposed to complex biological media (blood, saliva, environmental samples), biomolecules and microorganisms can adsorb non-selectively onto the sensor surface and mask recognition elements (antibodies, aptamers, oligonucleotides) generating false positive signals or high background noise. This reduces sensor sensitivity, selectivity, and reproducibility. Therefore, controlling non-specific adhesion through surface chemistry engineering (called antifouling) has become a central challenge in biosensor research and a prerequisite for their translation from laboratory settings to clinical, environmental, and industrial applications.
The present project will focus more specifically on the development of LFA based on luminescent rare-earth doped nanoparticles because they enable fast, cost-effective, and sensitive detection. More precisely, the goal is two-fold: first, to improve the sensitivity of the detection notably by developing novel functionalization approaches able to limit non-specific adsorption; secondly, to optimize the size and quantum yield of the nanoparticles in order to detect viral ADN/ARN traces without using enzymes or amplification.
This thesis will be done in strong collaboration with the LOB at Ecole Polytechnique.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Allocation doctorale AMX*Concours pour un contrat doctoral*Contrat Doctoral E4H*Contrat Doctoral M4S

Institut Polytechnique de Paris École polytechnique

626 Ecole Doctorale de l'Institut Polytechnique de Paris

étudiant niveau M2 ou école d'ingénieur avec de très bonnes compétences en sciences de matériaux avec une appétence forte pour la biologie
Student at M2 level or engineering school with very good knowledges in material sciences and with a strong interest in biology.