Développement d’un nano-coating zwitterionique bifonctionnel pour les aptacapteurs – un nouveau linker pour sondes biologiques qui supprime les adsorptions non-spécifiques // Development of a bifunctionnal zwitterionic nano-coating for aptasensors - a new

Le domaine du développement des biocapteurs se heurte régulièrement à la problématique des signaux non-spécifiques. L’apparition de ces signaux limite bien souvent les performances des biocapteurs et complique in-fine les transferts industriels. Le synoptique de fonctionnalisation pour les biocapteurs se résume généralement en trois étapes, i) fonctionnalisation du transducteur avec une molécule linker, ii) immobilisation d’une sonde biologique (anticorps, aptamères, oligonucléotides…) grâce au linker, iii) traitement avec l’entité de blocage des interactions non-spécifiques. La littérature regorge de solutions qui font la part belle au blocage de ces interactions non-spécifiques avec différents types d’entités chimiques ou biologiques : protéines (BSA, caséine…), polymères (PEG, PVP) ou petites molécules (éthanolamine, hexylamine...).
Pour autant, une approche alternative de fonctionnalisation avec un linker offrant à la fois la capacité d’immobiliser des sondes biologiques, tout en assurant le blocage des interactions non-spécifiques représente une piste innovante pour le développement de biocapteurs.
Ce projet de thèse consiste à explorer le design et la fonctionnalisation de surface avec un nano-coating bifonctionnel répondant à cette approche. Concernant le blocage, les polymères zwitterioniques seront au coeur du développement. En effet, de nombreux travaux démontrent leur capacité à réduire drastiquement les interactions des milieux biologiques complexes avec les surfaces qui en sont pourvues. Par ailleurs, il est possible d’exploiter les fonctions chimiques de certains types de zwitterions pour immobiliser à la demande des sondes biologiques. Après avoir optimisé leur activité en phase homogène, des aptamères seront immobilisés sur des transducteurs silicium (QCM-d et puce photonique) par l’intermédiaire du nano-coating zwitterionique bifonctionnel. L’objectif de la thèse est d’obtenir une preuve de concept d’un biocapteur fonctionnalisé avec ce linker qui assure la réduction des signaux non-spécifiques tout en assurant la détection spécifique de la cible envisagée (modèle Tyrosinamide) dans des milieux modèles et complexes issus du biomédical, tels que le sérum ou le plasma.
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The field of biosensor development frequently encounters the issue of non-specific signals. These signals often limits the performance of biosensors and complicates industrial transfers. The functionalization steps for biosensors design generally include three steps: i) functionalization of the transducer with a linker molecule, ii) immobilization of a biological probe (antibodies, aptamers, oligonucleotides...) using the linker, iii) treatment with an entity to block non-specific interactions. The literature is full of solutions that highlight the blocking of these non-specific interactions with different types of chemical or biological entities: proteins (BSA, casein...), polymers (PEG, PVP) or small molecules (ethanolamine, hexylamine...).
However, an alternative functionalization approach with a linker that offers both the ability to immobilize biological probes while ensuring the blocking of non-specific interactions represents an innovative path for the development of biosensors.
This PhD project aims to explore the design and surface functionalization with a bifunctional nano-coating responding to this approach. Regarding the blocking, zwitterionic polymers will be at the heart of the development. Indeed, numerous studies demonstrate their ability to drastically reduce the interactions of complex biological environments with surfaces that are functionalized with them. Furthermore, it is possible to exploit the chemical functions of certain types of zwitterions to immobilize biological probes on demand. After optimizing their activity in homogeneous phase, aptamers will be immobilized on silicon transducers (QCM-d and photonic chip) via the bifunctional zwitterionic nano-coating. The objective of the thesis is to obtain a proof of concept of a biosensor functionalized with this new linker that ensures the reduction of non-specific signals while ensuring the specific detection of the target considered (Tyrosinamide model) in model and complex environments derived from biomedical sector, such as serum or plasma.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Technologies pour l'Innovation en Santé (LETI)
Service : SErvice des Microsystèmes pour l'Intéraction avec le Vivant
Laboratoire : Plateforme de Recherche en Intégration, fonctionnalisation de Surfaces, Microfab
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Chimie et Sciences du Vivant (EDCSV)
Directeur de thèse : PEYRIN Eric
Organisme : Université Joseph Fourier
Laboratoire : Département de Pharmacochimie Moléculaire
URL : https://www.linkedin.com/in/hippolyte-durand-surface-chemistry/
URL : https://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Pages/recherche-appliquee/infrastructures-de-recherche/plateforme-micro-nanotechnologies-sante.aspx
URL : https://dpm.univ-grenoble-alpes.fr/groups/view/2

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Technologies pour l'Innovation en Santé (LETI)
Service : SErvice des Microsystèmes pour l'Intéraction avec le Vivant

M2 chimie polymère pour le médical