Génération des plasmons de surface localisés (LSPR) : détection sensible d'interactions biomoléculaires – LSPR

L'objectif du projet proposé est de changer les propriétés surfaciques de couches minces de silice directement déposées sur un film d'or pour réaliser un dépôt stable de nanoparticles métalliques sur ces interfaces. Les structures résultantes devraient permettre une détection extrêmement sensible d'interactions biologiques par la résonance plasmonique de surface localisée (LSPR). Comme la résonance plasmonique de surface (SPR) classique, qui a été tout d'abord employée pour l'étude des molécules biologiques telles que l'ADN, les protéines, les membranes lipidiques, etc. et leurs interactions, la LSPR peut être considérée comme une alternative à la détection par fluorescence, car elle ne nécessite pas de marquage préalable. L'utilisation de la SPR pour les solutions fortement diluées est limitée par la sensibilité de la méthode, qui est de l'ordre du nano-molaire (nM). L'amélioration de la sensibilité de SPR présente alors un intérêt majeur en biosciences, car elle devrait permettre l'utilisation de petites quantités de molécules biologiques et par conséquent réduire les coûts associés. L'amélioration de la sensibilité de SPR peut être rendue possible par la génération des plasmons localisés. La détection en LSPR repose sur le fait que les nanoparticles métalliques (métaux nobles) présentent des bandes fortes d'extinction en UV-VIS et génèrent des champs électriques élevés, qui sont extrêmement sensibles aux changements de la constante diélectrique aussi bien que l'épaisseur au voisinage de ces nanoparticules. Une collaboration entre le LEPMI (S. Szunerits) et IRI (R. Boukherroub) a permis de développer un nouveau procédé pour la formation de couches minces de SiOx sur l'or sans couche d'adhérence. Ces travaux sont acceptés pour une demande de brevet française avec une option pour une prolongation PCT (Szunerits, S.; Boukherroub, R. Déclaration d'invention: Nr. 00181-01 2005). Le but de ce projet est de tirer profit de cette connaissance pour étudier des phénomènes de plasmons de surface localisés sur ces interfaces d'un point de vue fondamental, et pour utiliser les propriétés optiques localisées en combinaison avec la microscopie optique en proche-champ (SNOM) pour réaliser une biodétection sur une nanoparticle métallique. La première étape réside sur le dépôt de nanoparticles métalliques avec des formes, des tailles et densités différentes sur Au ou Au/SiOx et la détermination de l'influence de la couche de silice sur le lmax de LSPR. Dans une deuxième étape, on s'intéressera à la détection d'événements biomoléculaires, en particulier les interactions biotine-avidine et ADN-ADN. La phase finale concernera la détection de LSPR sur une particule métallique en mesurant les changements des spectres de transmission en champ proche par un SNOM. Le travail est divisé en quatre étapes différentes : 1. Dépôt de nanoparticles métalliques de tailles, de formes et de densités différentes sur substrats de Au et Au/silice avec différentes épaisseurs de la couche de silice et leurs caractérisations par SPR, MEB et AFM. 2. Démonstration de la sensibilité de cette interface et la limite de détection en utilisant des interactions biotine-avidine comme modéle, ADN-ADN,... 3. Détection de LSPR sur une nanoparticle métallique en utilisant un SNOM 4. Détection d'interactions biomoléculaires sur une nanoparticle métallique en mesurant les changements des spectres de transmission en champ proche