Polymer resonators sensors for detection of sphingolipid gel/fluid phase transition and melting temperature measurement

Autor: Qingyue Li, Didier Dupont, Denis Morineau, Etienne Gaviot, Véronique Vié, Alain Moréac, Claire Bourlieu-Lacanal, Hervé Lhermite, Sylvie Beaufils, Bruno Bêche
Přispěvatelé: Institut de Physique de Rennes (IPR), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'Electronique et de Télécommunications de Rennes (IETR), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans (LAUM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Le Mans Université (UM), Ingénierie des Agro-polymères et Technologies Émergentes (UMR IATE), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Science et Technologie du Lait et de l'Oeuf (STLO), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AGROCAMPUS OUEST, Institut Universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique (IETR), Nantes Université (NU)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Le Mans Université (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Rok vydání: 2017
Předmět:
Phase transition
[SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology
Materials science
Silicon
photonics
Analytical chemistry
Physics::Optics
chemistry.chemical_element
02 engineering and technology
010402 general chemistry
01 natural sciences
[SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Resonator
Phase (matter)
[SDV.IDA]Life Sciences [q-bio]/Food engineering
[PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det]
Lipid bilayer phase behavior
[SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics
Electrical and Electronic Engineering
Instrumentation
deep UV polymer
chemistry.chemical_classification
business.industry
Biomolecule
Metals and Alloys
Polymer
resonators
021001 nanoscience & nanotechnology
Condensed Matter Physics
0104 chemical sciences
Surfaces
Coatings and Films
Electronic
Optical and Magnetic Materials
Integrated sensors
chemistry
[SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic
Optoelectronics
Photonics
sphingomyelin lipids
0210 nano-technology
business
gel/fluid phase transition
Zdroj: Sensors and Actuators A: Physical
Sensors and Actuators A: Physical, Elsevier, 2017, 263, pp.707-717. ⟨10.1016/j.sna.2017.07.037⟩
Sensors and Actuators A: Physical, 2017, 263, pp.707-717. ⟨10.1016/j.sna.2017.07.037⟩
ISSN: 0924-4247
1873-3069
Popis: International audience; This work describes a low-cost biophotonic sensor shaped by way of cheap processes as hybrid silicon/silica/polymer resonators able to detect biological molecule gel/fluid phase transition as lipids at very low concentration (sphingomyelin). The photonic structure is composed of specific amplified deep UV photoresist-polymer waveguides coupled by a sub-wavelength gap with racetrack microresonators allowing a low temperature-dependent operation ranging from 16 to 42 °C. The temperature dependent wavelength shift and the thermo-optic coefficient characterizing the quantified resonances and opto-geometric properties of the device have been evaluated, highlighting an enough low thermal features of the whole system for such application. With an appropriate vesicle lipid deposition process specific in biology associated to an apt experimental bio-thermo-photonic protocol (made of serial optical resonance spectra acquisitions with statistical treatments), the dynamic evolution of the sphingomyelin lipid phase transition was assessed: then, the ability to detect their own gel/fluid transition phase and melting temperature has been demonstrated with a mass product factor 10 power 7 lower than that of more conventional methods. The equilibrium of the regime of the resonators was highlighted as being broken by the dynamic of the sphingomyelin and its own phase transition prior relevant detection.
Databáze: OpenAIRE
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