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Applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : les « MIP » (Polymères à Empreintes Moléculaires). Nouveaux outils de mesure pour un screening rapide des mycotoxines.

  • 1. Sûreté alimentaire Quelles innovations pour la maîtrise des contaminants et l'authentification des produits agricoles et alimentaires ? > 13 & 14 novembre 2013 > Montpellier SupAgro INRA www.rencontres-qualimediterranee.fr
  • 2. ATELIER 1 : Nouveaux outils de mesures pour un screening rapide des mycotoxines Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs Lise BARTHELMEBS, Georges ISTAMBOULIE, Nathalie PANIEL, et Thierry NOGUER IMAGES, EA 4218 Université de Perpignan Via Domitia FP7-ICT-2013-10 Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD
  • 3. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs Principe du BIOCAPTEUR à transduction électrochimique Mycotoxine Cible Enzyme Anticorps Cellule... Elément biologique immobilisé Reconnaissance Carbone Silice Or… TRANSDUCTEUR SIGNAL Électrode Fibre optique Quartz piézo-électrique Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD
  • 4. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs Recherche d’ Eléments de Reconnaissance SPECIFIQUES et ROBUSTES MIPs APTAMERES MIPs : polymère synthétique Différences : Nature / structure Aptamères : ADN ou  ARN simple brin Caractéristiques communs : Sélectivité Robustesse  Faible cout Disponibilité / Facilité de synthèse Haute compatibilité avec les transducteurs électrochimique Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD
  • 5. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs MIPs Molecular Imprinted Polymers : polymères synthétiques qui possèdent une  cavité complémentaire ET spécifique de la molécule cible Polymerisation Élution  + + Mycotoxine  cible Monomère MIPs Pour chaque mycotoxine :  Soit MIPS décrite dans la littérature:    Ochratoxine A, Aflatoxine B1, zearalenone, patuline, fumonisine B1…. Soit MIPS doivent être synthétisées :  Choix du monomère : modélisation Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD
  • 6. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs Applications des MIPS en analyse :  En  colonne MIPS affinité : Poster N°8 Polyintell et nombreuses publications  Comme élément de reconnaissance dans un biocapteur  Incubation  de  l’échantillon Lavage pour  éliminer les  molécules non  reconnues Fixation de la mycotoxine cible aux  MIPs → Modification de surface de  l’électrode qui est mesurable par  méthode électrochimique  (Impédance, Voltammétrie Cyclique …) Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD
  • 7. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs Aptamères Petits oligonucléotides ADN ou ARN simple brin (20‐100 bases), sélectionnés in  vitro présentant une forte affinité et spécificité pour une molécule cible. Combinatorial Library 5’ Constant region Random sequence 30 N Mycotoxin target 3’ Constant region Candidates DNA (around 1015 molecules) + Round 1 Binding Partitioning 2 to (n-1) Round SELEX Purification Aptamers characterization (Kd, LOD…) Clone and Sequence Round n Elution PCR Amplification Pour chaque mycotoxine :  Soit aptamère décrit dans la littérature:    Ochratoxine A, Aflatoxine B1,et M1, zearalenone, patuline, fumonisine B1…. Soit l’aptamère doit être synthétisé :  SELEX  Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD
  • 8. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs Applications des aptamères en analyse :  Comme élément d’affinité en colonne SPE : nombreuses publications  Comme élément de reconnaissance dans un biocapteur : nombreuses publications Aptacapteur : détection de l’OTA dans le vin (Barthelmebs et al, Sens. Actuators B, 2011) Prétraitement  sur  colonne  PVP  OTA  Mesure OTA L’ensemble des méthodes actuelles publiées:  Analyses rapides (30 min à 1h) Reproductibles LOD en dessous des valeurs des normes [OTA] dans  l’échantillon Barthelmebs et al, SNB, 2011. Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD
  • 9. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs CONCLUSIONS et PERPECTIVES MIPs et APTAMERES    CARACTERISTIQUES IDEALES POUR LES « BIO »  CAPTEURS   Seuils de détection dans les normes EU  Stockage et manipulation à température ambiante  Manipulation simple  Méthode rapide TRANSFERT : Outils analytiques pour l’industrie   Intégrer ces capteurs en ligne  Les rendre réutilisables  Augmenter leur robustesse  Coupler la préparation de l’échantillon à l’analyse Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD
  • 10. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs CONCLUSIONS et PERPECTIVES FP7 BIOFOS 2013‐2016   Reusable aptamer sensor system, based on optical interference and lab‐on‐a‐chip  technology for food analysis MIPS : Traitement de  l’échantillon Aptamères : Biocapteur  MIPs et APTAMERES pour  biocapteur multi‐analytes : Analyse d’une même famille de molécules   Mycotoxines Analyse d’un d’aliment, avec la détection de plusieurs cibles de famille différentes  Mycotoxine(s), Pesticide(s),Antibiotique(s) cible(s) …. Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD