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Polythiophene Synthesis Coupled to Quartz Crystal Microbalance and Raman Spectroscopy for Detecting Bacteria

Abstract

A simple electrochemical procedure was used for the synthesis of a polythiophene containing para-benzenesulfonyl chloride groups. The obtained polymer was shown to be very reactive and directly able to covalently bind nucleophile biomolecules. Protein A and a specific antibody were then successively immobilized on the conductive polymer through a covalent bonding of Protein A with the as-prepared linker for bacteria trapping purpose. All reactions were controlled in situ by cyclic voltammetry, quartz crystal microbalance and Raman spectroscopy. The results were compared to those previously obtained on gold surface modified with the same chemical linker. The conductive polymer led to a very high rate of antibody recognition compared to the gold surface and to literature, probably due to a large available surface obtained after polymerization. One example of pathogenic bacteria “Salmonella enterica paratyphi” detection was successfully tested on the substrates. The presented results are promising for the future design of simple and inexpensive immunocapture-based sensors.

Résumé

Un polymère de type polythiophène comportant des groupements chlorure de parabenzenesulfonile a été synthétisé par voie électrochimique afin d’obtenir une surface destinée à l’immobilisation rapide et efficiente de biomolécules. Grace à une liaison sulfonamide, une protéine A a ainsi été fixée pour permettre l’accroche et l’orientation d’un anticorps spécifique. Le dispositif a pu être testé pour piéger une bactérie pathogène “Salmonella enterica paratyphi”. La présence de la bactérie sur la surface a été vérifiée conjointement par microbalance à quartz et par spectroscopie Raman. Les résultats obtenus ont été comparés à ceux obtenus sur une surface d’or fonctionnalisée selon le même procédé et ils témoignent de la très grande réactivité de la surface polymère. Ce procédé de fonctionnalisation de surface, facile à mettre en œuvre, spécifique et peu coûteux, constitue, par couplage avec la technique de diffusion Raman, une méthode alternative potentielle de détection et identification rapide de microorganismes pathogènes.