RÉSUMÉ
Malgré le nombre croissant de capteurs dans les domaines de la chimie et la biologie, il reste
encore à étudier en profondeur la complexité des interactions entre les différentes molécules
présentes lors d’une détection à l’interface solide-liquide. Dans ce cadre, il est de tout intérêt de
croiser différentes méthodes de détection afin d’obtenir des informations complémentaires.
Mu
Le principal objectif de cette étude est de dimensionner, fabriquer et caractériser un détecteur
optique intégré sur verre basé sur la résonance plasmonique de surface, destiné à terme à être
combiné avec d’autres techniques de détection, dont un microcalorimètre. La résonance
plasmonique de surface est une technique reconnue pour sa sensibilité adaptée à la détection de
surface, qui a l’avantage d’être sans marquage et permet de fournir un suivi en temps réel de la
cinétique d’une réaction. L’avantage principal de ce capteur est qu’il a été dimensionné pour
une large gamme d’indice de réfraction de l’analyte, allant de 1,33 à 1,48. Ces valeurs
correspondent à la plupart des entités biologiques associées à leurs couches d’accroche dont les
matrices de polymères, présentés dans ce travail.
Étant donné que beaucoup d’études biologiques nécessitent la comparaison de la mesure à une
référence ou à une autre mesure, le second objectif du projet est d’étudier le potentiel du système
SPR intégré sur verre pour la détection multi-analyte.
Mu
Les trois premiers chapitres se concentrent sur l’objectif principal du projet. Le
dimensionnement du dispositif est ainsi présenté, basé sur deux modélisations différentes,
associées à plusieurs outils de calcul analytique et numérique. La première modélisation, basée
sur l’approximation des interactions faibles, permet d’obtenir la plupart des informations
nécessaires au dimensionnement du dispositif. La seconde modélisation, sans approximations,
permet de valider le premier modèle approché et de compléter et affiner le dimensionnement.
Le procédé de fabrication de la puce optique sur verre est ensuite décrit, ainsi que les instruments
et protocoles de caractérisation. Un dispositif est obtenu présentant des sensibilités volumiques
entre 1000 nm/RIU et 6000 nm/RIU suivant l’indice de réfraction de l’analyte. L’intégration 3D
du guide grâce à son enterrage sélectif dans le verre confère au dispositif une grande compacité,
le rendant adapté à la cointégration avec un microcalorimètre en particulier.
Le dernier chapitre de la thèse présente l’étude de plusieurs techniques de multiplexage spectral
adaptées à un système SPR intégré, exploitant en particulier la technologie sur verre. L’objectif
est de fournir au moins deux détections simultanées. Dans ce cadre, plusieurs solutions sont
proposées et les dispositifs associés sont dimensionnés, fabriqués et testés.
Mots clés : Résonance plasmonique de surface, optique intégrée sur verre, biocapteur, échange
d’ion, détection multi-analyte, microfabrication