Étude et réalisation d’un biocapteur à base de silicium structuré (Électro) chimiquement

Abstract

Dans cette étude, l'enzyme peroxydase de Raifort (HRP) a été immobilisée de manière covalente à la surface du silicium poreux (SiP) en utilisant une stratégie à plusieurs étapes. Tout d'abord, les terminaisons acides ont été générées sur la surface de SiP hydrogénée par hydrosilylation thermique de l'acide undécylénique. Ensuite, les terminaisons acides sont transformées en ester de succinimidyle. Cette réaction appelée activation, est réalisée en utilisant le N-hydroxysuccinimide (NHS) en présence de l’agent de couplage N-éthyl-N’-(3-diméthylaminopropyl) carbodiimide (EDC). Enfin, l'enzyme a été fixée à la surface par une réaction d'amidation. La structure des couches de SiP a été observée par un microscope électronique à balayage (MEB). Les caractérisations par spectroscopie infrarouge (FTIR) et par mesure de l’angle de contact ont confirmé l'efficacité de la fonctionnalisation après chaque étape. Les cycles Voltampérométriques ont été enregistrés en utilisant les surfaces de SiP modifiées avec HRP comme électrode de travail. Les résultats obtenus montrent que l'activité enzymatique de la HRP immobilisée a été préservée et, en présence de peroxyde d'hydrogène, l’enzyme oxyde les molécules phénoliques qui sont ensuite réduites sur l'électrode modifiée du SiP.In this study, horseradish peroxidase enzyme (HRP) was covalently immobilized on porous silicon (PSi) surface using multistep strategy. First, acid terminations were generated on hydrogenated PSi surface by thermal hydrosilylation of undecylenic acid. Then, the carboxyl-terminated monolayer was transformed to active ester (succinimidyl ester) using N-hydroxysuccinimide (NHS) in the presence of the coupling agent N-ethyl-N-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC). Subsequently, the enzyme was anchored on the surface via an amidation reaction. The structure of the PSi layers was observed by scanning electron microscopy (SEM). Infrared spectroscopy (FTIR) and contact angle measurements confirmed the efficiency of the modification at each step of the functionalization. Cyclic voltammetry was recorded using the HRP-modified PSi as working electrode. The results show that the enzymatic activity of the immobilized HRP is preserved and in the presence of hydrogen peroxide, the enzyme oxidizes phenolic molecules which were subsequently reduced at the modified-PSi electrode.