IRIC – Institut de recherche en immunologie et en cancérologie de l’Université de Montréal

Publié le 2 décembre 2020

Au cours de la dernière décennie, les progrès dans le domaine des nanotechnologies, en particulier la découverte de nouveaux nanomatériaux, ont catalysé des innovations remarquables dans la création de différents biocapteurs, c’est à dire des dispositifs d’analyse permettant de détecter et d’étudier les propriétés de nombreuses molécules biologiques. Il existe de nombreux types de biocapteurs et il est souvent difficile de comparer leurs performances et d’identifier les approches les plus prometteuses.

L’équipe de Delphine Bouilly, professeure au Département de physique de l’UdeM et chercheuse principale à l’IRIC, vient de donner un coup de pouce important à toute une communauté de scientifiques dans ce domaine en publiant récemment un article dans le journal Analyst, qui passe en revue les principes et les différentes approches pour la conception, la fabrication et l’évaluation de la performance d’une classe de biocapteurs appelés transistors de graphène à effet de champ (graphene field-effect transistors) ou GFETs.

La découverte du graphène, un matériau constitué d’une seule couche d’atomes de carbone formant un treillis hexagonal très résistant et conducteur d’électricité, a permis le développement de cette classe de capteurs bioanalytiques. Ces biocapteurs GFETs sont des circuits électriques ultra-miniaturisés constitués d’une couche de graphène à laquelle sont connectées des électrodes permettant de mesurer un courant électrique et ses variations, lorsqu’immergé dans un échantillon. Des macromolécules biologiques, des anticorps par exemple, sont attachées au graphène et servent de capteurs capables de reconnaitre et lier de façon spécifique les molécules d’intérêt présentes dans l’échantillon testé. Dans les biocapteurs GFETs, la capture de la molécule ciblée à la surface du graphène est mesurée sous la forme d’un changement dans la conductance du capteur, c’est-à-dire sa capacité à transmettre un courant électrique. La mesure des fluctuations de courant permet donc de suivre en temps réel les interactions moléculaires et indique la présence de molécules cibles dans l’échantillon.

L’équipe de Delphine Bouilly développe de tels nanobiocapteurs avec pour objectif d’en faire des technologies d’analyse biochimique ou biomédicale qui soient abordables, compactes et multifonctionnelles, entre autres comme outil de diagnostic précoce pour certains cancers.

L’article récemment publié fournit une base de données sur les modes de conception et les paramètres expérimentaux testés dans la littérature et, à partir de ces données, analyse l’effet de ces paramètres sur les métriques de détection et de performance pour ces biocapteurs. L’équipe de la professeure Bouilly conclut entre autres que l’interface de bio-reconnaissance est la source la plus probable de variance entre les études et pourrait bénéficier d’une meilleure modélisation et optimisation.

Étude citée

A. Béraud, M. Sauvage, C.M. Bazan, M. Tie, A. Bencherif, D. Bouilly.

Graphene field-effect transistors as bioanalytical sensors: design, operation and performance Analyst

https://doi.org/10.1039/D0AN01661F

Crédit photo

Claudia Marcela Bazan