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Auteur(s)
-
Didier DUPONT : Directeur de recherche à l'INRA
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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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3. Principaux types de biocapteurs
De nombreux transducteurs ont été utilisés pour développer des biocapteurs. La nature du transducteur sert souvent de base pour la classification des différents biocapteurs.
3.1 Biocapteurs électrochimiques
Le principe des biocapteurs électrochimiques repose sur l'immobilisation du ligand sur une électrode. La réponse biochimique à l'addition d'un substrat est transformée en un signal électrique amplifié et quantifiable. Les biocapteurs électrochimiques peuvent être conductrimétriques, potentiométriques ou ampérométriques.
Les biocapteurs conductimétriques sont basés sur le principe de modification de la conductivité d'un milieu entre deux électrodes lorsque des micro-organismes métabolisent des substrats non chargés, tels que des sucres, en composés intermédiaires tel l'acide lactique. La quantité de métabolites chargés est directement proportionnelle à la vitesse de croissance de l'organisme et est facilement quantifiable.
Les biocapteurs potentiométriques consistent en une membrane ou une surface sensible à une espèce donnée qui génère un potentiel proportionnel au logarithme de la concentration de cette espèce mesurée par rapport à une électrode de référence. Les biocapteurs potentiométriques peuvent mesurer des variations de pH et de concentrations ioniques. Ces biocapteurs sont basés sur l'immobilisation d'une molécule biologiquement active (enzyme, antigène, anticorps...) sur une membrane ou sur la surface d'un transducteur qui va répondre à l'espèce formée lors de la réaction enzymatique ou la formation du complexe immun antigène-anticorps.
Enfin, les biocapteurs ampérométriques mesurent le courant produit lors de la réaction chimique d'espèces électroactives soumises à un potentiel. En conséquence, le courant mesuré par l'instrument peut être fonction de la contribution de différentes espèces chimiques.
Les biocapteurs électrochimiques ont donc pour principaux avantages leur simplicité, leur coût de revient relativement faible et leur rapidité de réponse. En revanche, ils peuvent manquer de sélectivité. En effet, quand le potentiel appliqué est élevé, si l'échantillon à analyser contient des substances électroactives contaminantes ou des protéines, celles-ci vont avoir tendance à s'agglomérer sur l'électrode [6]...
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Principaux types de biocapteurs
BIBLIOGRAPHIE
-
(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).
-
(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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