Electrochemical biosensors

with Cyrine Slim, Sophie Griveau and Fethi Bedoui (Chimie ParisTech PSL)

Flexible and mobile electrochemical biosensors allowing high sensitivity and selectivity of target molecules, toxic for the environment or health, are a real alternative to the current heavy and expensive analytical methods of detection and quantification. A key step in the design of an electrochemical biosensor is the immobilization on the detection electrode of bioreceptors (aptamers, enzymes) for the molecular recognition of the target.

The idea is to use hydrogels as an intermediate layer for bioreceptor attachment. Hydrogels have the advantages of biocompatibility and structural (adjustable thickness) and chemical (custom functionalization) variability. After fixation on the electrode, the hydrogels are functionalized by a bioreceptor to increase the density of immobilized receptors. This is a trick that allows to considerably increase the sensitivity of the biosensor. The transposition to miniaturized systems and the simultaneous multi-detection of several targets are also an undeniable contribution to the project.

Des biocapteurs électrochimiques flexibles et portables permettant une grande sensibilité et sélectivité de molécules cibles, délétères pour l’environnement ou la santé, sont une réelle alternative aux méthodes analytiques de détection et de quantification actuelles lourdes et coûteuses. Une étape clé de la conception d’un biocapteur électrochimique est l’immobilisation sur l’électrode de détection de bio-récepteurs (aptamères, enzymes) pour la reconnaissance moléculaire de la cible.

L’idée est d’utiliser les hydrogels comme couche intermédiaire d’accroche des bio-récepteurs. Les hydrogels présentent les avantages de la biocompatibilité et de la variabilité structurale (épaisseur ajustable) et chimique (fonctionnalisation à façon). Après fixation sur l’électrode, les hydrogels sont fonctionnalisés par un bio-récepteur pour augmenter la densité de récepteurs immobilisés. C’est une astuce qui permet d’amplifier de manière considérable la sensibilité du bio-capteur. La transposition aux systèmes miniaturisés et la multi-détection simultanée de plusieurs cibles sont également un apport indéniable au projet.