FR2807838A1 - Bio-capteur et procede de fabrication d'un bio-capteur d'au moins une molecule au sein d'un analyte - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un bio-capteur d'au moins une molécule présente au sein d'un analyte, ledit bio-capteur comprenant au moins une électrode de référence et au moins une électrode de mesure en un matériau conducteur d'électricité ou semi-conducteur et recouverte, chacune, d'un revêtement polymérique, ladite électrode de mesure portant, encore, une enzyme susceptible de réagir spécifiquement avec ladite molécule à détecter.Ce procédé est caractérisé en ce que :- on obtient ledit revêtement polymérique sur lesdites électrodes de référence et de mesure par voie électrochimique, en venant tremper au moins partiellement lesdites électrodes de référence et de mesure dans une solution chimique à base d'amine et en les portant à un potentiel suffisant pour atteindre celui correspondant à l'oxydation électrochimique de ladite solution chimique; - on modifie ledit revêtement polymérique de l'électrode de mesure par un dépôt d'une enzyme spécifique de ladite molécule à détecter dans l'analyte.L'invention concerne encore un bio-capteur issu de ce procédé.
Description
L'invention concerne un procédé de fabrication un bio- capteur d'une molécule spécifique présente au sein d' analyte, ledit bio-capteur comprenant au moins une électrode de référence et au moins une électrode de mesure de ladite molécule ladite électrode de référence et ladite électrode de mesure étant recouverte, chacune, par un revêtement polymérique, ladite électrode de mesure comportant, en outre, une enzyme réagissant spécifiquement avec ladite molécule à détecter. L'invention concerne encore un bio- capteur issu d'un tel procédé.
L'invention concerne le domaine des bio-capteurs prévus aptes détecter une molécule spécifique au sein d'un analyte.
I1 existe, pour l'heure, très peu de capteurs de pH fiables, faciles à réaliser et à mettre en oeuvre dans des applications en tant que bio-capteur spécifique d'une substance à détecter grâce à enzyme adaptée. De tels capteurs sont, qui plus est, particulièrement onéreux.
I1 convient d'observer que de nombreuses substances, telles l'urée, le glucose et autres, ont une influence sur l'acidité en surface de notre peau. Parallèlement, il est très fréquent que des personnes, atteintes de certaines pathologies, soient amenées, pour cette raison, de maintenir, continuellement, sous surveillance la concentration de l'une ou l'autre de ces substances, afin d'en garantir le maintien dans des proportions déterminées pour ne pas aggraver leur situation. En fonction de ces concentrations, ces personnes sont, par ailleurs, amenées, la plupart du à prendre certains médicaments, souvent à caractère régulateur, précisément dans le but de compenser une déficience de l'organisme assurant, habituellement, lui-même cette régulation.
A ce propos, l'invention se propose de répondre au souci de ces personnes au travers d'un bio-capteur capable de détecter en surface de peau, dans la salive ou dans les urines par exemple, la présence d'une substance déterminée, sa proportion et son évolution dans le temps.
I1 est déjà connu, notamment par le document JP-A-9 222 412, un bio-capteur comportant une électrode de référence et une électrode de mesure, celle-ci étant recouverte d'un mélange d'une enzyme d'oxydation-réduction et d'un accepteur d'électrons, ce bio- capteur étant utilisé pour la détection de l'albumine. Les valeurs mesurées dépendent de la variation du pH dans un échantillon déterminé.
De même, il est connu par le document ES-A-2 091 1714, un bio- capteur destiné à la mesure du fructose dans les aliments et l'électrode de mesure est préparée à partir de l'enzyme fructose- deshydrogénas (FDH) dans un tampon de pH 5 contenant un tensioactif. Dans une seconde étape intervient une opération de séchage sous pression réduite, entre 3 et 8 C. I1 est ensuite ajouté une solution aqueuse de polyéthylène imine (PEI) à pH 5, avant qu'intervienne une autre opération de séchage entre 3 et 8 C. On procède, alors, à un mélangeage avec du graphite à une température d'environ 650 C pendant une minute et on ajoute de l'huile de paraffine pour former une pâte à partir de laquelle on mouille l'électrode.
I1 est encore connu par les documents DE-A-29 620 371 et DE-A-106 39 224 un dispositif optique de mesure du taux sucre dans le sang, lequel est intégré dans une montre. Le dispositif d'affichage peut être relié, soit au dispositif de mesure, soit au mécanisme de la montre par action sur une touche. Le dispositif est plus particulièrement destiné aux personnes diabétiques sont amenées à contrôler leur taux de sucre plusieurs fois par j Au vu de cet état de la technique, la présente invention se veut à même d'apporter une solution au problème de la fabrication, à un coût de revient réduit tout en étant d'une très grande fiabilité, d'un bio capteur capable de détecter, avec précision et très grande linéarité, la présence, au sein d'un analyte, d'une molécule spécifique au travers d'une mesure de pH.
A effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un bio capteur d'au moins une molécule présente au sein d'un analyte, ledit bio-capteur comprenant au moins une électrode de référence et au moins une électrode de mesure en un matériau conducteur d'électricité ou semi-conducteur et recouverte, chacune, d'un revetement polymérique, ladite électrode de mesure portant, encore, enzyme susceptible de réagir spécifiquement avec ladite molécule à détecter, caractérisé en ce que - on obtient ledit revêtement polymérique lesdites électrodes de référence et de mesure par voie électrochimique, en venant tremper au moins partiellement lesdites électrodes de reférence et de mesure dans une solution chimique à base d'amine et les portant à un potentiel suffisant pour atteindre celui correspondant à l'oxydation électrochimique de ladite solution chimique ; - on modifie ledit revêtement polymérique de l'electrode de mesure par un dépôt d'une enzyme spécifique de ladite molécule à detecter dans l'analyte.
Avantageusement, la solution chimique est une amine pure ou encore un mélange d'amines pures, sachant qu'elle peut encore se présenter sous forme d'une amine ou d'un mélange d'amines en solution dans un solvant plus difficile à oxyder manière électrochimique que la ou les amines que contient cette solution.
L'invention concerne encore un bio-capteur conforme à ce procédé de fabrication et comportant au moins une electrode de reférence et au moins une électrode de mesure en matériau conducteur d'électricité ou semi-conducteur et recouverte chacune, d'un revêtement polymérique, ladite électrode de mesure portant, encore, une enzyme susceptible de réagir spécifiquement avec ladite molécule à détecter, caractérisé en ce qu'il comporte unité de traitement prévue apte à mesurer une différence de potentiel au travers des électrodes de référence et de mesure et à transmettre, par l'intermédiaire de moyens de signalisation visuelle et/ou sonore, une information d'interprétation claire concernant la ou les molécules spécifiques détectées au travers de la dite mesure de différence de potentiel.
Selon un exemple de réalisation, ce bio-capteur peut être intégré dans le boîtier d'une montre bracelet.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, se rapportant à des exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif.
La compréhension de cette description sera facilitée au vu du dessin joint en annexe dans lequel - figure 1 est une représentation schématisée du principe de fonctionnement du bio-capteur donc de la capture électrochimique à l'interface électrode/échantillon pour la détection d'une molécule spécifique A ; - figure 2 illustre, de manière schématisée, un bio capteur comportant une électrode de référence et plusieurs électrodes de mesure ; - la figure 3 est une représentation schématisée d' bio- capteur conforme à l'invention.
La présente invention a trait, tout particulièrement, au domaine des bio-capteurs et à leur procédé de fabrication.
Plus particulièrement, l'invention concerne un bio capteur d'au moins une molécule présente au sein d'un analyte.
Ainsi, tel que visible dans les différentes figures 1 à 3 du dessin ci-joint, un tel bio-capteur 1 comporte au moins une électrode de référence 2 et au moins une électrode de mesure 3. A ce propos, a été représenté, dans la figure 2, un bio-capteur comportant plusieurs électrodes de mesure 3A, 3B, 3D susceptibles, éventuellement, de détecter, chacune, une molécule différente.
électrodes de référence 2 et de mesure 3 sont conçues en un matériau conducteur d'électricité ou semi-conducteur sont recouvertes, chacune, d'un revêtement polymérique 4, ladite électrode de mesure 3 portant, encore, une enzyme réagissant spécifiquement avec ladite molécule à détecter.
En fait, selon le procédé de fabrication d'un tel bio-capteur, le revêtement polymérique <B>4</B> au niveau des électrodes 2,3 est obtenu par voie électrochimique. Pour cela on trempe au moins partiellement lesdites electrodes 2, 3 dans une solution chimique à base amine et l'on vient porter ces électrodes à un potentiel suffisant pour atteindre celui correspondant à l'oxydation électrochimique de ladite solution chimique.
dans une dernière étape, on vient modifier ce revetement polymérique 4 au travers de ladite enzyme réagissant spécifiquement avec la molécule à détecter. Dans la figure 1 il est illustré le principe de la capture électrochimique à l'interface électrode-échantillon pour détection d' molécule spécifique, repérée A.
Ainsi comme visible sur cette figure, lors d'une réaction chimique entre deux réactifs, il y a un échange d'électrons entre eux. Si une molécule A vient réagir sur une autre molécule B piégee ou greffée dans un polymère P à la surface d'une électrode de mesure EM, il y a modification de la densité de la charge à la surface cette électrode KM par transfert électronique des molécules A les molécules B.
L'électrochimie interfaciale permet d'étudier ce type réaction à la jonction d'une électrode en contact avec un liquide un gaz contenant l'échantillon de molécules à doser. Cela est rendu possible en enregistrant un différentiel de potentiel par comparaison du signal électrique de l'électrode spécifique de mesure KM à celui d'une électrode de référence ER, celle-ci, bien que de même nature que l'électrode de mesure EM ne contenant pas de molécules B dans le polymère P qui recouvre sa surface.
A noter qu'en ce qui concerne la solution dans laquelle l'on vient tremper les électrodes 2, 3 pour l'obtention du revêtement polymérique par voie électrochimique, elle peut être composée d'une ou plusieurs amines pures ou en solutions dans un solvant plus difficile à oxyder de manière électrochimique que cette ou ces amines.
Par ailleurs, cette ou ces amines se caractérisent en qu'elles comportent au moins deux fonctions amines primaires ayant en a de chacune d'entre elles un groupement alkyl.
A titre d'exemple, cette solution chimique peut être à base d'éthylène diamine ou encore de diéthylènetriamine voire solution de l'un et/ou l'autre de ces composants, pour l'obtention en tant que revêtement polymérique, une couche de polyéthylènimine linéaire.
En ce qui concerne la modification du revêtement polymérique 4 finalement obtenu par une enzyme réagissant spécifiquement avec la molécule à détecter, elle peut résulter d'une simple opération de trempe de ladite électrode de mesure 3 dans une solution de ladite enzyme jusqu'à imprégnation de ce revêtement polymérique 4, tout comme elle peut provenir du dépôt de ladite enzyme, sous forme de gel, ce revêtement polymérique 4.
Bien entendu, pour la détection de plusieurs molécules différentes, le revêtement polymérique 4 de plusieurs électrodes de mesure , 3A, 3B, 3C, 3D est modifié par des enzymes différentes réagissant spécifiquement, respectivement, à l'une molécules à détecter.
Selon l'invention, le bio-capteur 1 comporte encore, une unité traitement 5 à laquelle sont raccordées ces électrodes de référence 2 et de mesure 3 et qui est prévue apte, d'une part, à mesurer une différence de potentiel par l'intermédiaire de ces dernières et, d'autre part, à interpréter la les mesures effectuées en vue d'émettre une information clairement compréhensible pour un usager au travers de moyens signalisation visuelle et/ou sonore 6, là encore raccordés à cette unité de traitement 5.
tels moyens de signalisation visuelle 6 peuvent se présenter sous forme d'un écran d'affichage 7 apte afficher, sous forme d'une valeur biochimique d'interprétation accessible à l'usager, la ou les mesures de différentiel de potentiel effectuées par l'unité de traitement 5 par l'intermédiaire des électrodes 2, 3. Ainsi, cet écran d'affichage 7 peut se présenter sous forme d'un écran graphique ou autre.
Selon un autre mode de réalisation, de tels moyens de signalisation visuelle et/ou sonore 6 sont prévus aptes à émettre une signalisation repérable visuellement ou par voie sonore en cas de détection, par l'intermédiaire de l'unité de traitement 5, d'un dépassement d'un ou plusieurs seuils de mesure prédéterminés, connus en mémoire de cette unité de traitement 5.
A titre d'exemple, ces moyens de signalisation visuelle ou sonore 6 peuvent se présenter sous forme d'un simple voyant ou d'un buseur activé au cas où le différentiel de potentiel mesuré par l'unité de traitement 5 se traduit par une valeur biochimique supérieure ou inférieure à une valeur normale. Ainsi, cette valeur biochimique peut correspondre au taux d'uree ou au taux de sucre dans le sang qui, précisément, peut être déterminé au travers de la mesure du pH de la peau donc de la sueur du porteur du bio-capteur 1.
Comme cela ressort déjà de la description qui précède, ce bio- capteur n'est nullement limité à la détection des valeurs biochimiques qui viennent d'être citées.
Par ailleurs, on observera que les avantages qui découlent d'un tel bio-capteur 1, conçu selon l'invention, consistent en ce que revêtement polymérique 4 des électrodes est très adhérent. L'on pu observer que l'adhérence du revêtement polymérique 4 était encore améliorée sur des matériaux conducteurs ou semi-conducteurs, composant ces électrodes de référence 2 et de mesure 3, tels que le platine, l'or, le carbone vitreux, les fibres de carbone, le silicium. La présente invention n'est toutefois pas limitée à cette énumeration de matériaux conducteurs ou semi-conducteurs susceptibles de constituer les dites électrodes.
De plus, ledit revêtement polymérique n'est pas toxique pour les humains, tout en étant non corrosif, alors qu'au contraire et convient de le rappeler, les amines qui sont à l'origine de revêtement le sont.
Ces électrodes possèdent, en outre, un potentiel qui répond linéairement au pH de solutions aqueuses, dans une gamme de pH de à 13 environ. Ainsi, bien que cette réponse des électrodes ne soit pas Nernstienne, elle est linéaire, avec une variation de l'ordre de 40 à mV par unité de pH à température ordinaire.
Finalement, un bio-capteur 1, conforme à l'invention, se prête aisément, à une miniaturisation permettant d'envisager son intégration, pour la détection de substance dans la sueur, par exemple dans le boîtier d'une montre, tenant compte, par ailleurs, que signal qu'il délivre est une tension mesurable, quasiment sans consommation d'énergie électrique. A noter que le cadran d'affichage d'une telle montre 8 peut, alors, constituer, avantageusement, les moyens de signalisation visuelle 6 préalablement cités. Cette montre 8 comporte, dans ces conditions, un ou plusieurs boutons de commande, par exemple similaire à un remontoir, permettant de sélectionner son mode de fonctionnement en tant que montre ou de bio-capteur.
Bien , l'invention n'est nullement limitée ' un tel mode de réalisation puisque le bio-capteur 1 peut emprunter bien d'autres formes de réalisation, en particulier celle d'un stylo, plus adapté pour la détection d'une molécule dans la salive, voire les urines. Un tel stylo peut, bien évidemment, recevoir l' quelconque des moyens de signalisation sonore et/ou visuelle 6 auxquels il a été fait référence plus haut.
Tel cela ressort de la description précède, la présente invention vient répondre de manière avantageuse aux différents problèmes actuellement rencontrés dans ce domaine des bio-capteurs.
Bien l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'eloigner du cadre et l'esprit de l'invention.
Claims (1)
- REVENDICATIONS Procédé de fabrication d'un bio-capteur (1) d'au moins une molécule présente au sein d'un analyte, ledit bio-capteur comprenant au moins une électrode de référence (2) et au moins électrode de mesure (3, 3A, 3B, 3C, 3D) en un matériau conducteur d'électricité ou semi-conducteur et recouverte, chacune, d' revêtement polymérique <B>(4),</B> ladite électrode de mesure portant encore une enzyme susceptible de réagir spécifiquement avec ladite molécule à détecter, caractérisé en ce que - on obtient ledit revêtement polymérique (4) sur lesdites électrodes de référence (2) et de mesure (3, 3A, 3B, 3C, 3D) voie électrochimique, en venant tremper au moins partiellement lesdites électrodes de référence et de mesure dans une solution chimique à base d'amine et en les portant à un potentiel suffisant pour atteindre celui correspondant à l'oxydation électrochimique ladite solution chimique ; - on modifie ledit revêtement polymérique (4) de l'électrode de mesure par un dépôt d'une enzyme spécifique de ladite molécule à détecter dans l'analyte. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution chimique est une amine pure. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution chimique est un mélange d'amines pures. 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution chimique est une amine en solution dans un solvant plus difficile à oxyder de manière électrochimique que l'amine que contient ladite solution. 5) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution est un mélange d'amines en solution dans un solvant plus difficile à oxyder de manière électrochimique que les amines que contient ladite solution. 6) Bio-capteur obtenu par le procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, et comportant au moins une électrode de référence (2) et au moins une électrode de mesure (3, 3A, 3B, 3C, 3D) en un matériau conducteur d'électricité ou semi-conducteur et recouverte, chacune, d'un revêtement polymérique (4), ladite électrode de mesure (3, 3A, 3B, , 3D) portant, encore, une enzyme susceptible de réagir spécifiquement avec ladite molécule à détecter, caractérisé en ce qu'il comporte une unité traitement (5) prévue apte à mesurer une différence de potentiel travers des électrodes de référence (2) et mesure (3, 3A, 3B 3C, 3D) et à transmettre, par l'intermédiaire de moyens de signalisation visuelle et/ou sonore (6), une information d'interprétation claire concernant la ou les molécules spécifiques détectées au travers de la dite mesure de différence de potentiel. 7) Bio-capteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est intégré dans le boîtier d'une montre bracelet (8). 8) Bio-capteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il emprunte la forme d'un stylo intégrant lesdits moyens de signalisation visuelle et/ou sonore.
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