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Auteur(s)
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Didier DUPONT : Directeur de recherche à l'INRA
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les biocapteurs, qui allient un élément biologique sélectif (anticorps, enzyme, cellule...) à un transducteur, permettent de détecter et/ou de quantifier rapidement la présence de certaines biomolécules dans les aliments, l'environnement ou dans des liquides biologiques (sang, urine...). Leur caractère compact, leur grande spécificité, leur sensibilité et leur portabilité sont autant de raisons permettant de penser qu'ils pourraient, à long terme, supplanter les techniques existantes dans ce domaine. Au cours des vingt dernières années, le nombre de références bibliographiques comportant le terme « biocapteur » dans le titre ou le résumé a suivi une croissance exponentielle : de 9 références en 1988, ce nombre est passé à 756 en 2007, montrant l'engouement autour de ces technologies.
Depuis le travail pionnier de Clark et Lyons [1], les technologies de biocapteur ont formidablement évolué. Néanmoins, bien que les efforts de recherche aient été considérables, peu d'importance a été portée à leurs conditions d'utilisation sur le terrain. Dans de nombreux cas, les biocapteurs n'ont pas été éprouvés sur des échantillons réels et un fossé existe toujours entre les développements académiques de biocapteurs et leurs applications pratiques. Une autre déception vient du fait que peu de biocapteurs génériques sont disponibles commercialement et encore trop peu sont dédiés à l'analyse des aliments ou de l'environnement.
Cet article présente les différentes technologies de biocapteurs développées au cours des dernières années et fait le point sur les applications.
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Bioprocédés et bioproductions
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7. Perspectives
Pour soutenir la concurrence avec l'HPLC, l'électrophorèse capillaire ou d'autres techniques analytiques, les biocapteurs doivent être conçus pour mesurer plusieurs analytes différents en parallèle en utilisant un analyseur unique et sans avoir à changer des composants du biocapteur. Le dernier système de la gamme Biacore (Biacore A100) permet d'analyser jusqu'à 3 800 interactions en 24 heures tandis que le Biacore Flexchip permet d'étudier simultanément jusqu'à 400 interactions différentes. La plate-forme 8 500 Affinity Chip Analyzer d'Applied Biosystems permet d'étudier en temps réel et sans marquage des interactions moléculaires sur des puces de 400 spots.
Le second point crucial est l'aptitude à développer des méthodes pour la production en masse et à produire du matériel biologique en grande quantité. Les biocapteurs doivent également être conçus de sorte à pouvoir être intégrés à d'autres systèmes analytiques pour réaliser des analyses multiples. La combinaison à l'HPLC ou à l'électrophorèse capillaire avec une détection sélective et sensible en sortie de colonne ouvre de nouvelles perspectives d'application. Le couplage des biocapteurs avec la spectrométrie de masse s'avère être une approche extrêmement puissante pour identifier le ou les analytes qui se sont fixés sur un ligand. Dans le domaine de l'industrie pharmaceutique par exemple, il est maintenant possible d'immobiliser un récepteur sur la surface d'un biocapteur et d'injecter des extraits permettant de bloquer ce récepteur. Le couplage biocapteur-spectrométrie de masse permet alors l'identification de la molécule qui est venue spécifiquement bloquer le récepteur.
Le développement de biocapteurs portables permettant, par exemple, la détection rapide de pathogènes dans les aliments représente un enjeu réel pour les producteurs, transformateurs, distributeurs et les agences de régulation. La détermination quantitative on-line de la composition et des propriétés des matières premières et des produits finis devrait se développer dans le futur.
Des facteurs tels que la stabilité, le stockage et la sensibilité des biocapteurs peuvent encore être améliorés. Par exemple, la stabilité du matériel biologique immobilisé peut être améliorée par l'utilisation d'enzymes thermophiles et de composants stabilisants. Cependant, à court terme, la recherche doit se focaliser sur l'utilisation de molécules biologiques et de transducteurs...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CLARK (L.C.), LYONS (C.) - Electrode systems for continuous monitoring in cardiovascular surgery. - Ann. NY Acad. Sci., 148, p. 133 à 153 (1962).
-
(2) - GRONOW (M.) - Biosensors. - Trends Biochem. Sci., 9, p. 336 à 340 (1984).
-
(3) - LEE (M.), WALT (D.R.) - A fiber-optic microarray biosensor using aptamers as receptors. - Anal. Biochem., 282, p. 142 à 146 (2000).
-
(4) - SCHLEHUBER (S.), BESTE (G.), SKERRA (A.) - A novel type of receptor protein, based on the lipocalin scaffold, with specificity for digoxigenin. - J. Mol. Biol., 297 , p. 1105 à 1120 (2000).
-
(5) - ANSELL (R.J.), RAMSTRÖM (O.) , MOSBACH (K.) - Towards artificial antibodies prepared by molecular imprinting. - Clin. Chem., 42, p. 1506 à 1512 (1996).
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(6) - PALMISANO (F.), CENTONZE (D.), QUINTO (M.), ZAMBONIN (P.G.) - A...
ANNEXES
1 À lire également dans nos bases
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Base documentaire Agroalimentaire et Bioprocédés
DUPONT (D.) - Applications des biocapteurs dans l'industrie agroalimentaire - [F 4 010] (2005).
Base documentaire Techniques d'analyse et Bioprocédés
MARINESCO (S.) - PERNOT (P.) - Biocapteurs implantables in vivo - [RE 108] (2008).
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Distributeurs – Fournisseurs
Unisense http://www.unisense.com
Polymer Technology Systems Inc. http://www.cardiochek.com
AccuTech http://www.accutech-usa.com
Medtronic http://www.medtronic-diabetes.com.au
Eppendorf http://www.Eppendorf.com
Universal Sensors, Inc. http://intel.ucc.ie/sensors/universal/
GE Healthcare ...
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