| Development of nanostructured platforms for electrochemical sensors for the detection of environmental pharmaceutical pollutants (Développement de plateformes nanostructurées pour des capteurs électrochimiques pour la détection de polluants pharmaceutiques environnementaux) Lupoi, Teodora - (2025-12-10) / Université de Rennes, Université de médecine et de pharmacie Iuliu Hatieganu (Cluj-Napoca, Roumanie) Development of nanostructured platforms for electrochemical sensors for the detection of environmental pharmaceutical pollutants
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Geneste, Florence; Cirstea, Cecilia Discipline : Chimie analytique Laboratoire : ISCR Ecole Doctorale : S3M Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie Mots-clés : Capteurs électrochimiques, Aptamères, Chimie click, Produits pharmaceutiques, Réseau d’ultramicroélectrodes, Voltamétrie par courant échantillonné
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Résumé : Cette thèse porte sur le développement de nouveaux capteurs électrochimiques pour la détection de deux analytes: l’érythromycine (ERY) et le diclofénac (DCF). Dans la première stratégie, la détection repose sur l’intégration d’éléments de reconnaissance, appelés aptamères. Un aptamère spécifique de l’ERY a été immobilisé par formation d’une monocouche auto-assemblée sur un substrat d’or. Le protocole de fonctionnalisation de surface a été minutieusement optimisé afin d’assurer la stabilité du signal de base et d’éviter les faux positifs. Dans une approche plus innovante, un aptamère spécifique du DCF a été immobilisé sur une électrode en carbone par une réaction de type chimie click. L’électrode a d’abord été fonctionnalisée par réduction électrochimique de sels de diazonium protégés. La même stratégie a ensuite été adaptée à un transistor à effet de champ à base de graphène, conduisant à un capteur électronique présentant de meilleures performances analytiques. Enfin, un réseau d’ultramicroélectrodes photolithographié a été développé et couplé à la technique de voltampérométrie à courant échantillonné (SCV). Le réseau a été caractérisé par des méthodes optiques et électrochimiques. Le couplage avec la SCV a permis d’obtenir des limites de détection plus faibles et une sensibilité accrue par rapport à l’électrode macroscopique. De plus, cette approche a permis la détection directe efficace du DCF, en atténuant le phénomène de passivation de l’électrode généralement associé à son oxydation électrochimique. Abstract : This thesis focuses on the development of new electrochemical sensors for the detection of two analytes: erythromycin (ERY) and diclofenac (DCF). In the first approach, detection relied on the integration of recognition elements based on single-stranded DNA molecules, known as aptamers. An aptamer specific to ERY was immobilized via self-assembled monolayer formation on a gold substrate. The surface functionalization protocol was thoroughly optimized to ensure stable baseline signals and avoid false positives. In a more unconventional approach, a DCF-specific aptamer was immobilized on a carbon electrode through click chemistry. The electrode surface was pre-functionalized by electrochemical reduction of the protected diazonium salts. The same strategy was then adapted to a graphene field-effect transistor, yielding an electronic sensor with improved analytical performance. Finally, a photolithographed ultramicroelectrode array was developed and coupled with the sampled-current voltammetry (SCV) technique. The array was characterized by both optical and electrochemical methods. Coupling with SCV led to lower limits of detection and higher sensitivity compared to its macroelectrode counterpart. Moreover, this approach enabled efficient direct detection of DCF, mitigating the electrode passivation typically associated with its electrochemical oxidation. | |||