Integration of ring nanoelectrodes into microwells for the bioelectrochemical analysis in sub-picolitre volumes

Autor: Aurélie Lecestre, Pierre Temple-Boyer, William Tiddi, F. Sekli Belaidi, P. Dubreuil, E. Vanhove, Jérôme Launay, Gabriel Lemercier, M. Polverel, Stéphane Arbault
Přispěvatelé: Équipe MICrosystèmes d'Analyse (LAAS-MICA), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Institut des Sciences Moléculaires (ISM), Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Université Montesquieu - Bordeaux 4-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: Sensors and Actuators B: Chemical
Sensors and Actuators B: Chemical, 2016, 232, pp.345-356. ⟨10.1016/j.snb.2016.03.130⟩
Sensors and Actuators B: Chemical, Elsevier, 2016, 232, pp.345-356. ⟨10.1016/j.snb.2016.03.130⟩
ISSN: 0925-4005
Popis: International audience; In this work, we report the fabrication and the electrochemical characterization of recessed disk microelectrodes (DME) and ring nanoelectrodes (RNE) integrated in microwell arrays. Such configuration has all advantages of microelectrodes arrays but is more suitable for electrochemical measurement in sub-picolitre volumes (~ 0.3 pL). The technological process based on the reactive ion etching of a SiO2/Ti/Pt/Ti/SiO2 stack is optimized in order to integrate RNE arrays on transparent glass substrate. Multiphysic simulations and electrochemical characterizations are conducted in order to study and improve the amperometric behaviour of recessed ring nanoelectrodes according to their geometry. A good fit is shown between experimental, theoretical and simulation results, allowing full understanding of the electrochemical detection properties of RNE-based microwell arrays. Then, a "generation – collection mode" chronoamperometric approach is proposed to evaluate experimentally the collection ratio of RNE arrays and compare it with simulation results. Finally, first electrochemical characterizations in sub-picolitre volumes are conducted with anti-oxidant species. All these results demonstrate that recessed ring nanoelectrode arrays are fitted to the detection of bio-electrochemical species at the microscale and, consequently to single mitochondrion or single sub-cellular organelle analysis.
Databáze: OpenAIRE