Biophysique d'oligonucléotides sur des électrodes pour le développement de biocapteurs électrochimiques

Les réponses biochimiques dans la nature sont en parties générées grâce au changement de conformation d’un élément de reconnaissance suite à la liaison d’une molécule d’intérêt. Ce mécanisme permet la reconnaissance sélective et rapide de molécules d’intérêt directement dans des matrices complexes tel que le sang. Il n’est donc pas étonnant que des efforts importants aient été déployés afin d’adapter ce mécanisme de reconnaissance à des fins de détection artificielle. C’est notamment le cas de biocapteurs à base d’oligonucléotides qui utilisent un changement de conformation suite à la liaison de la molécule d’intérêt. Ces biocapteurs possèdent des qualités recherchées qui, en comparaison aux approches analytiques actuelles, permettent: 1) la détection rapide, sélective et quantitative d’ions, de petites molécules ou de protéines sans l’addition de réactifs et directement dans de petits volumes de sang non dilués (de la taille d’un doigt), plutôt que dans des volumes importants (prise de sang), 2) la participation minimale de l’usager afin de mesurer la concentration de molécules d’intérêt, plutôt que d’un technicien hautement qualifié dans un laboratoire équipé pour ce type d’analyse complexe. Malgré ces qualités, l’adoption de ces biocapteurs demeure minimale en raison de leurs limites de détection élevées et leurs basses sensibilités. Nous pensons que ces performances, en deçà des besoins analytiques de ces biocapteurs, sont associées à l’attachement de la biomolécule sur une surface limitant son entropie conformationelle pour des raisons géométriques et électrostatiques. Notre compréhension des interactions à l’interface entre une électrode modifiée et une solution demeure toutefois limitée en raison d’un manque d’approches analytiques permettant l’étude des cinétiques de repliement et de liaison de ces biomolécules. Le projet proposé tente donc de répondre à ce manque grâce au développement d’une approche électrochimique permettant d’étudier la biophysique de biomolécules attachées à des électrodes afin de quantifier les interactions entre l’élément de reconnaissance moléculaire (oligonucléotide) et l’électrode sur laquelle il est adsorbée. Grâce à cette compréhension approfondie de l’interface et des interactions entre un oligonucléotide et une surface, nous prévoyons développer de manière prédictive de nouveaux biocapteurs qui permettront la détection en temps réel de molécules d’intérêt, tel que des neurotransmetteurs qui ont des durées de vie très courtes.