Résonance plasmonique de surface (SPR)
Introduction
La résonance plasmonique de surface (SPR pour Surface Plasmon Resonance) est une technique optique permettant la détection d’un ligand (molécule organique, biologique, micro-organisme, …) se fixant à un récepteur immobilisé sur une surface. Elle ne nécessite aucun marquage préalable des molécules cibles, permet une détection en temps réel qui peut être quantitative. En outre, les capteurs SPR peuvent être régénérés par injection d’une solution dite de régénération.
Le capteur SPR de l’Ifremer
Depuis 2005, l’Ifremer développe un capteur SPR sous-marin. Le système repose sur la spectroscopie des plasmons de surface. Un schéma de principe du système est présenté à la figure 1. Une source polychromatique est injectée dans une fibre optique puis est collimatée et polarisée linéairement avant de se réfléchir sur une couche mince d’or déposée sur un prisme. Le faisceau réfléchi est alors injecté dans une fibre optique d’entrée d’un spectromètre axial (Horiba Jobin-Yvon SAS) couplé à une caméra CCD, pilotée par un PC. Ainsi, le spectre de la lumière réfléchie est enregistré en temps réel. La position du maximum d’absorption par les plasmons de surface peut alors être directement reliée à la quantité de matière se fixant à la couche d’or.
Sur ce principe, le capteur de l’Ifremer est constitué de deux enceintes reliées par une liaison à fibre optique comme montré sur la figure 2. La première renferme l’électronique (convertisseur DC-DC, micro-PC), une lampe tungstène-halogène, le spectromètre et la CCD. La seconde, appelée optode, contient le prisme et quelques optiques. Ce système peut piloter un module hydraulique développé dans le cadre des analyseurs en flux.
Figure 1 : Capteur à SPR | Figure 2 : Capteur à SPR sous-marin |
La SPR pour la détection sous-marine d’une biotoxine : l’acide domoïque
Dans le contexte des efflorescences d’algues toxiques, le capteur SPR a été mis en œuvre pour le dosage d’acide domoïque (AD) [1]. Le système est en cours de validation pour une utilisation côtière. Il repose sur un dosage par inhibition mis au point par Yu et al. [2]. Il utilise des anticorps (Ac) monoclonaux anti-AD (Mercury Science). Le principe du test est le suivant :
Préalablement au dosage, la surface d’or est fonctionnalisée par de l’AD. Dans un premier temps, l’échantillon à analyser est mélangé avec les anticorps. L’ensemble incube pendant 10 min. Le mélange est alors injecté dans la cellule de mesure. S’il n’y a pas d’AD dans l’échantillon, alors tous les Ac sont libres et peuvent se fixer à la surface : la réponse du capteur est importante. S’il y a présence d’AD, alors la réponse est moindre. La figure 3 montre une expérience illustrant ce principe.
Figure 3 : Sensorgramme d'un dosage d'acide domoïque à 0,3 ppb
Perspectives
Ce principe de mesure peut être étendu à d’autres composés organiques : autres biotoxines marines telles que les microcystines, les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) tel que le benzo-[a]-pyrène ou encore les pesticides comme l’acide 2,4 dichlorophenoxyacetique.
Notre système SPR a également été mis en œuvre pour la détection d’espèces algales par la voie génomique [3].
[1] F. Colas, M.-P. Crassous, W. Litaker, S. Laurent, E. Rinnert, C. Compère, P. Gentien. New approach for underwater detection of domoic acid, HAB 2010, 1-5 novembre, Hersonissos, Grèce.
[2] Y. Qiuming, S. Chen, A.D. Taylor, J. Homola, B. Hock, S. Jiang. Detection of low-molecular-weight domoic acid using surface plasmon resonance sensor. Sensors and Actuators B: Chemical 107(1), 193-201, 2005.
[3] F. Colas, S. Laurent, M.-P. Crassous, C. Dreanno, O. Péron, E. Rinnert, C. Compère. New approach for in situ algae detection, Biosensors 2010, 26-28 mai 2010, Glasgow, RU.
Contact : florent.colas@ifremer.fr