GFETs bioanalytiques

La bioanalytique est la science consistant à quantifier une molécule biologiquement pertinente dans un échantillon. Dans notre laboratoire, nous étudions les transistors à effet de champ en graphène (GFETs), qui sont de petits circuits électriques intégrés fabriqués en graphène et fonctionnalisés avec des récepteurs biologiques, tels que des anticorps ou des oligonucléotides, afin de capturer une biomolécule spécifique. Dans cette approche, la liaison des molécules cibles est directement détectée par une variation de la conductivité électrique du dispositif, sans nécessiter de composantes optiques dans l’instrumentation.  

Notre équipe cherche à comprendre et à contrôler les différents mécanismes gouvernant la transduction de la capture des biomolécules en signal électrique, afin d’optimiser la sensibilité, la sélectivité et la reproductibilité de tels biocapteurs. Nous menons également plusieurs projets visant à appliquer cette approche à la détection de biomarqueurs spécifiques du cancer, notamment en leucémie et dans le cancer du sein. 

Travaux récents : Beraud, 2021

CNTFETs à molécule unique

En contraste avec les mesures d’ensemble de la bioanalytique, notre laboratoire explore également l’extrême miniaturisation de capteurs nanoélectroniques afin d’étudier l’activité biochimique à l’échelle de la molécule unique. Nous assemblons des transistors à effet de champ à base de nanotube de carbone unique (CNTFETs) qui permettent d’arrimer une biomolécule individuelle, comme un brin d’ADN, directement au nanotube. Nous pouvons ensuite détecter de subtiles modifications conformationnelles de cette molécule dans les fluctuations du signal électrique.  

Ces mesures sur molécule unique sont utiles pour décoder la cinétique et la thermodynamique des interactions biomoléculaires. Comparés aux techniques optiques, les capteurs nanoélectroniques offrent une localisation nanométrique combinée à de hauts taux d’échantillonnage, permettant d’accéder à des événements moléculaires rapides et rares. 

Notre groupe intègre des efforts en fabrication de dispositifs, analyse de signal et simulations computationnelles. 

Travaux récents : Deraspe, 2026

Chimie de surface des nanomatériaux de carbone

Le graphène et les nanotubes de carbone sont nos matériaux de prédilection pour assembler des biocapteurs sur puce. Ces analogues 2D et 1D du graphite présentent une forte conductivité électrique qui est fortement modulée par leur environnement moléculaire, ce qui en fait des capteurs exceptionnels. Ces matériaux sont également robustes en solution saline, une condition essentielle lorsqu’on travaille avec des échantillons biologiques, et ils peuvent être couplés chimiquement à des molécules organiques ou biologiques de diverses manières. 

Notre laboratoire est toujours intéressé à développer de nouvelles approches pour contrôler la chimie de surface des nanomatériaux de carbone, notamment afin de maîtriser la distribution et l’orientation des molécules biologiques à l’interface des capteurs. 

Travaux récents : Bazan, 2022 

Instrumentation créative

Notre équipe aime concevoir des instruments et logiciels originaux et sur mesure. Parfois, il n’existe aucune solution commerciale adaptée, ou parfois nous souhaitons disposer d’outils que nous pouvons personnaliser pour réaliser des mesures uniques. 

Nous disposons de capacités internes en impression 3D, conception de circuits et usinage de base, et nous avons également accès à des ateliers institutionnels. Nous collaborons aussi avec des collègues en informatique et robotique afin d’intégrer l’automatisation et l’intelligence artificielle dans nos processus de laboratoire. 

Travaux récents : Bencherif, 2024