Projet ANR-10-NANO-0003 – BIONANOTIP : Sondes à nanotubes de carbone fonctionnalisées pour la biotechnologie
Programme : Nanotechnologies et Nanosystèmes (P2N) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Bernard BENNETAU (UNIVERSITE BORDEAUX I)
Partenaires : Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives; Institut des Sciences Moléculaires
Montant : 597265.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Les biocapteurs sont des outils d'analyses biologiques ou médicales conçus pour mesurer avec le maximum de précision les quantités de molécules-cibles recherchées et/ou quantifier les interactions ligands/récepteurs. Les nano-biotechnologies cherchent à développer des dispositifs toujours plus performants en termes de sensibilité et fiabilité tout en diminuant les couts de fabrication. Une des étapes-clé dans le développement des biocapteurs est la fixation covalente des biomolécules sur une surface solide. Le succès de cette étape est lié à la préservation de l'activité biologique de la biomolécule immobilisée.
BIONANOTIP a pour objectifs de développer de nouvelles approches pour la construction des surfaces des biocapteurs, le greffage des récepteurs sur ces surfaces et de démontrer que les propriétés biologiques de ces récepteurs n'ont pas été altérées par les protocoles mis en œuvre. Pour rendre compatible la surface inorganique d'un biocapteur avec les biomolécules, celle-ci sera modifiée par des couches mono-moléculaires auto-assemblées (SAMs: self-assembled monolayers). La reproductibilité dans l'étape de modification des surfaces des biocapteurs est très souvent un problème important rencontré dans la fabrication des biocapteurs. Les SAMs constituent une voie performante pour l'obtention de surfaces possédant les propriétés recherchées comme la mouillabilité, la résistance à la corrosion et la biocompatibilité. Dans BIONANOTIP, l'étape d'immobilisation des biomolécules sur des SAMs sera réalisée à l'ISM qui possède depuis déjà plusieurs années une bonne expertise dans ce domaine. 
L'AFM est un outil très puissant pour imager des surfaces à l'échelle nanométrique et mesurer des interactions moléculaires de l'ordre du piconewton (10-12 N). Grâce à un rapport signal/bruit remarquablement faible, l'AFM est à l'heure actuelle la seule technique capable d'imager une molécule unique, dans des conditions physiologiques (en milieu tampon). Cependant, afin d'augmenter encore la résolution spatiale, des nanotubes de carbone (CNTs) ont été fixés, ou généré in situ sur une pointe AFM par dépôt chimique en phase vapeur. Les CNTs sont ultralégers, stables chimiquement et possèdent un diamètre, à l'extrémité de la pointe, de l'ordre de 1 nm pour un CNT mono-paroi ce qui permet d'augmenter la résolution latérale. Les CNTs possèdent d'excellentes propriétés mécaniques combinées à une très bonne stabilité thermique. Les CNTs utilisés dans ce projet pour caractériser les SAMs et imager les surfaces seront comparés aux pointes classiques en silicium. Les CNTs seront fonctionnalisés selon un protocole de trempage original mis au point par le CBMN afin d'obtenir une modification chimique sélective de l'extrémité de la pointe. L'efficacité de la biofonctionnalisation sera testée en utilisant des nanoparticules recouvertes de biomolécules qui serviront de marqueurs pour la microscopie électronique à balayage et évaluée par le LIRM avec la spectroscopie dynamique de force (DFS). Grâce à sa sensibilité (pN), la DFS est devenue une technique largement répandue pour l'étude de mécanismes de forces dans le domaine des polymères, des repliements/déploiements de protéines, de la reconnaissance antigènes/anticorps pour apporter de nouvelles données sur les relations structure/activité même dans le contexte physiologique ou pathologique. La DFS permet la caractérisation des énergies mises en jeu lors de la rupture des liaisons entre un ligand et son récepteur. Elle permet aussi de révéler la présence d'une ou plusieurs liaisons entre le ligand et son récepteur. Cette caractéristique de la DFS sera aussi utilisée au LIRM pour caractériser les forces d'interaction entre le récepteur immobilisé sur la SAM et le ligand greffé sur le CNT. En particulier, le système bien-connu avidine-biotine, sera utilisé pour confirmer la présence d'un seul ligand à l'extrémité du CNT.