DOSSIER agrophotonique
Figure 3. Prototype d’ instrument de mesure exploitant les puces plasmo-photoniques, réalisé dans le cadre du projet GRACED [ 7 ]. Le système de serrage puce / microfluidique se trouve au centre( cercle pointillé rouge), les fibres d’ entrée et leurs positionneurs à sa gauche, le système de détection optique équipé de sa caméra infrarouge à sa droite. Le système est complété par une caméra de contrôle dans le visible situé au-dessus et un module de contrôle de température au-dessous.
habituellement utilisé pour les guides photoniques tel que Si 3 N 4 par la SU-8 supprime le coût associé au dépôt inorganique sous vide. Il permet également d’ éviter une étape de gravure plasma( RIE) qui est basée sur l’ utilisation de gaz fluorés. Les guides sont réalisés par lithographie UV à partir de deux couches SU-8 déposées successivement. Les rubans minces d’ aluminium( 80 nm d’ épaisseur) sont ensuite réalisés par lithographie, évaporation sous vide et lift-off. La couche de cladding en polymère est ajoutée et une ouverture au niveau des capteurs plasmoniques y est réalisée par lithographie. Finalement, le substrat est découpé laissant les guides polymères affleurer en bords de puce.
Les capteurs doivent recevoir une fonctionnalisation chimique de surface qui permet de maitriser la réaction de reconnaissance biologique entre molécules bioréceptrices( par ex. des anticorps) et molécules cibles, assurant ainsi la sélectivité requise. Cette affinité se produit sans les perturbations dues aux marqueurs fluorescents utilisés dans d’ autres technologies. Afin d’ obtenir un ancrage solide, le protocole exploite la présence d’ une fine couche d’ oxyde d’ aluminium native à la surface du métal sur laquelle une couche moléculaire de silane bi-fonctionnelle peut être accrochée. Cette couche permet ensuite d’ ancrer la molécule réceptrice de façon covalente. La technique de microspotting( dépôt robotisé de microgouttes) est utilisée, ce qui permet de localiser plusieurs types de biorécepteurs sur une même puce. Un autre protocole chimique permet la régénération de la surface du capteur par le canal microfluidique après une expérience de détection, ce qui permet d’ enchainer plusieurs analyses. La fonctionnalisation permet de cibler tous types de contaminants: des pathogènes tels que E. Coli ou salmonelle, des pesticides( ex. l’ Imidacloprid) ou des toxines comme l’ Aflatoxine.
PROTOTYPE D’ INSTRUMENT Un prototype d’ instrument de mesure complet, autonome et transportable a été assemblé et testé, et ce jusqu’ en conditions réelles chez des producteurs de fruits et légumes partenaires de notre projet [ 7 ]. Ce prototype associe la puce, le module microfluidique( MFM), la partie excitation avec le contrôle de positionnement du réseau de fibres d’ entrée, la partie détection, le contrôle de température, la partie informatique, ainsi que l’ actuation hydraulique semi-automatisée des fluides. La puce est couplée au MFM par l’ intermédiaire d’ un système de positionnement et de serrage avec une précision d’ alignement inférieure à 50 µ m( canal vs capteur). Ce système permet le remplacement rapide de la puce ou du MFM. Le MFM, constitué d’ un support métallique, d’ une fenêtre en verre et des canaux moulés en élastomère silicone( PDMS) permet la visualisation de l’ écoulement et de la qualité du contact( photo fig. 3). Pour analyser le signal en sortie de guide d’ onde, un système de détection optique en champ lointain transforme le signal optique en une image spectrale
Figure 4. Sensorgramme obtenu avec le prototype réalisé dans le cadre du projet GRACED [ 7 ] et une puce biocapteur plasmo-photonique bimodale détectant ici la cible Aflatoxine dans un extrait de production de champignons de consommation.
40 www. photoniques. com I Photoniques 135