Le Centre de recherche

Nos tutelles

Rechercher




Accueil du site > Thèmes scientifiques > Physico-chimie des systèmes biologiques > Vésicules multilamellaires pour la synthèse inorganique et la confection de biocapteurs

Encapsulation d‘enzymes dans des vésicules multilamellaires pour la confection de biocapteurs

Les vésicules multilamellaires de type “oignon” résultent du cisaillement d’une phase lamellaire gonflée à son maximum. Les vésicules obtenues sont constituées d’une succession de bicouches présentes jusqu’au cœur. Leur mode de préparation et leur structure en font des vecteurs intéressants pour des applications en biotechnologie comme par ex. pour les biocapteurs.

Fig. 1 : Cliché de microscopie confocale d'un biocapteur glucose oxydase-polypyrrole. Les lipides apparaissent en rouge et le polymère en noirL’encapsulation de molécules hydrophiles ou hydrophobes est en effet possible dans les oignons et dans des proportions largement supérieures à celles obtenues dans les liposomes. Le rendement d’encapsulation, défini comme le nombre de molécules encapsulées sur le nombre de molécules introduites, dépend notamment de la composition de l’oignon et a pu être optimisé dans le cas de la glucose oxydase pour atteindre une valeur de 80% (6). Une fois piégées dans les oignons, les enzymes sont protégées du milieu environnant de part la structure multicouches lipidique des oignons. La diffusion de molécules au travers de ces structures est en effet très lente comme nous avons pu le démontrer pour le glucose en développant un modèle mathématique de diffusion au travers de systèmes multi-parois (7).

Les oignons, comme toute capsule lipidique, n’affectent pas la structure Fig. 2 : Sensibilité de biocapteurs glucose oxydase-polypyrrole en fonction de la charge de synthèse appliquée. Les biocapteurs ont été fabriqués (noir) à partir d'enzymes libres, (bleu) à partir d'enzymes encapsulées dans les oignons, (rouge) à partir d'enzymes encapsulées dans les oignons, les mesures ayant été faites dans ce cas après avoir éliminé les lipides de l’enzyme qui, une fois libérée, retrouve son activité complète (6). Enfin, les oignons, s’ils sont chargés, possèdent des propriétés électrophorétiques, c’est-à-dire qu’ils ont la capacité de migrer sous champ électrique continu. Nous avons tiré profit de l’ensemble de ces propriétés pour fabriquer des biocapteurs enzymatiques. Des biocapteurs ampérométriques à matrice de polypyrrole ont ainsi été préparés en vectorisant l’enzyme encapsulée dans les oignons vers une électrode où le polymère est synthétisé par voie électrochimique. (8,9).

L’influence de la présence des oignons sur la morphologie du biocapteur fabriqué a été analysée par des techniques de surface comme par exemple l’AFM et la microscopie confocale 10, Fig.1), tandis que le mécanisme de nucléation-croissance a été étudié par électrochimie (9,10). L’encapsulation de l’enzyme dans les oignons ainsi que son transport via le champ électrique ont permis d’améliorer les propriétés analytiques du biocapteur enzymatique en terme de sensibilité (Fig.2), de gamme de dosage, de protection vis-à-vis d’interférents et de stabilité à long terme (11).

Les avantages issus de l’encapsulation de l’enzyme dans les oignons sont actuellement mis à profit dans la confection de nouveaux biocapteurs.