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Single protein nanobiosensor grid array

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Développement d'un biocapteur pour l'examen des matières odorantes

Pour le transfert et l'immobilisation de récepteurs olfactifs sur les biocapteurs, de petits nanosomes lipidiques issus de fractions de membranes plasmiques de cellules de levure ont été préparés et caractérisés dans le cadre du projet SPOT-NOSED.

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Compte tenu de leurs avantages significatifs, notamment en termes de robustesse, de portabilité et de faiblesse des coûts de fabrication, les biocapteurs constituent à l'unanimité des alternatives prometteuses aux dispositifs d'analyse conventionnels. Les récents progrès en matière de biotechnologie et de nanotechnologie ont ouvert une nouvelle voie d'élaboration des biocapteurs qui imite le système olfactif des mammifères et offre de nombreuses applications potentielles. Dans les environnements industriels, les nez électroniques, constitués d'un ensemble de capteurs électrochimiques capables de reconnaître des odeurs simples ou plus complexes, pourraient contribuer au contrôle tant des processus que de la qualité. Le projet européen SPOT-NOSED a servi de cadre à l'étude de la possibilité de développer le premier ensemble de nano-biocapteurs, basé sur les propriétés électriques de récepteurs olfactifs individuels. Une couche de protéines constituant les récepteurs olfactifs dans les nez des animaux a été, à cette fin, placée sur une nano-électrode; par la suite, la réaction des protéines au contact des différentes odeurs a fait l'objet de mesures. Le nouveau biocapteur permettrait de détecter des matières odorantes à des concentrations par ailleurs imperceptibles aux êtres humains. Plusieurs centaines de protéines différentes, copiées génétiquement des animaux et cultivées dans la levure par les chercheurs du projet SPOT-NOSED, ont été nécessaires pour permettre au nez électronique de détecter les odeurs. Chaque protéine réagit à une matière odorante différente, et c'est la combinaison de réactions résultante qui permet d'identifier une odeur donnée. La localisation du récepteur olfactif 17 exprimé dans la levure a eu lieu par microscopie focale et électronique, révélant ainsi la présence du récepteur au niveau de la membrane plasmique. Les cellules de levure ont ensuite été soumises à une action mécanique et les fractions de membrane plasmiques ont été séparées des cellules et des parois cellulaires intactes par un processus de centrifugation par étapes. L'examen par microscopie électronique en transmission (MET) des fractions de membrane affectées négativement a indiqué qu'elles sont composées de nanosomes circularisés ou de fragments ouverts de tailles comprises entre 500 et 40nm. Tailles qui ont ensuite été homogénéisées à 40-60nm par sonication supplémentaire. Pour obtenir une description en trois dimensions des nanosomes absorbés, les fractions de membrane ont été déposées sur des substrats d'or bruts, puis fonctionnalisées et mises en image par microscopie à force atomique (MFA). Même si l'aspect des nanosomes absorbés est loin d'être uniforme, ce type de nanosomes comportant des récepteurs olfactifs s'est révélé encore contenir une solution aqueuse à l'intérieur.

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