Article de référence | Réf : P156 v1

Des « nageurs » analytiques à l’ECL 3D
L’électrochimiluminescence : une méthode de choix pour la bioanalyse

Auteur(s) : Laurent BOUFFIER, Stéphane ARBAULT, Alexander KUHN, Neso SOJIC

Date de publication : 10 mai 2018

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

NOTE DE L'ÉDITEUR

Cet article est adapté de la revue "Annales des falsifications, de l'expertise chimique et toxicologique" (n° 987) éditée par la SECF (Société des experts chimistes de France).

23/05/2018

RÉSUMÉ

Les mesures sélectives et sensibles dans des échantillons complexes tels que l’urine ou le sang sont devenues des outils indispensables dans le domaine du diagnostic. Le développement de nouvelles méthodes d’analyse, plus sensibles, dynamiques, à haut débit représente un défi d’une grande importance sociétale. L’électrochimiluminescence - ou ECL - constitue une méthode largement commercialisée pour l’immunodosage. Cet article présente des travaux qui portent, d’une part, sur la compréhension fine des mécanismes de l’ECL mis en jeu et, d’autre part, sur le développement de l’ECL pour la bioanalyse, avec un accent particulier sur le couplage entre l’électrochimie bipolaire et l’ECL.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Electrochemiluminescence : a powerful method for bioanalysis

Selective and sensitive detection in complex samples such as blood or urine is of crucial importance for diagnostics. The development of original high-throughput analytical methods with higher sensitivity raises important societal challenges. Electrochemiluminescence (ECL) is a powerful analytical method widely commercialized on the immunoassay market. We present here a few selected complementary studies in this field that focus first on deciphering the ECL mechanism, and then on the development of new ECL methodologies for biosensing, with a special emphasis on combining bipolar electrochemistry and ECL.

Auteur(s)

  • Laurent BOUFFIER : Institut des sciences moléculaires, groupe nanosystèmes analytiques, UMR CNRS 5255, université de Bordeaux, Bordeaux INP, ENSCBP, France

  • Stéphane ARBAULT : Institut des sciences moléculaires, groupe nanosystèmes analytiques, UMR CNRS 5255, université de Bordeaux, Bordeaux INP, ENSCBP, France

  • Alexander KUHN : Institut des sciences moléculaires, groupe nanosystèmes analytiques, UMR CNRS 5255, université de Bordeaux, Bordeaux INP, ENSCBP, France

  • Neso SOJIC : Institut des sciences moléculaires, groupe nanosystèmes analytiques, UMR CNRS 5255, université de Bordeaux, Bordeaux INP, ENSCBP, France

INTRODUCTION

L’électrochimiluminescence (ECL) ou chimiluminescence électrogénérée est un phénomène d’émission de lumière déclenché par une réaction électrochimique initiale. Cette réaction de transfert d’électrons se produisant directement à la surface d’une électrode induit une cascade de réactions chimiques. Une espèce appelée « coréactif » telle que, par exemple, la tri-n-propylamine (TPrA) va porter le luminophore à l’état excité, celui-ci étant le plus souvent le complexe de ruthénium(II) tris-bipyridine . Lors du retour à l’état fondamental, le luminophore émet un photon à une longueur d’onde caractéristique. L’intensité lumineuse résultante constitue le signal analytique qui est directement proportionnel au nombre de luminophores présents.

Cette forme d’émission lumineuse a trouvé de nombreuses applications bioanalytiques du fait de ses caractéristiques intrinsèques remarquables, qui en font une méthode puissante et performante. En effet, aucune source lumineuse excitatrice n’est nécessaire pour induire l’ECL et elle ne nécessite donc pas de séparer les longueurs d’onde excitatrice et émettrice, comme pour la fluorescence. De ce fait, le bruit de fond correspond quasiment à celui du photodétecteur et il est donc extrêmement faible. L’ECL est par conséquent une méthode de mesure particulièrement sensible. Par ailleurs, l’ECL présente d’autres avantages supplémentaires : une grande linéarité du signal sur plusieurs ordres de grandeur, une bonne sélectivité, une stabilité importante du luminophore et une génération in situ des réactifs en milieu physiologique. De plus, les complexes inorganiques induisant l’ECL peuvent être facilement conjugués à des molécules d’intérêt biologique telles que les anticorps, l’ADN ou l’ARN. Le luminophore est ainsi classiquement utilisé comme marqueur pour le diagnostic médical. Plus de 150 immunotests basés sur l’ECL sont actuellement commercialisés, principalement par deux sociétés : Roche Diagnostics et MesoscaleDiscovery. Ces immunotests sont utilisés pour le diagnostic de pathologies variées allant de maladies cardiaques ou infectieuses aux dysfonctionnements thyroïdiens, ou encore pour la détection de marqueurs tumoraux. D’après le Business Overview Report de la société Roche Diagnostics qui est leader du diagnostic par ECL, plus de 1,3 milliard d’immunodosages basés sur la technologie ECL ont été commercialisés par cette société en 2013. Il est donc essentiel de comprendre parfaitement les mécanismes réactionnels mis en jeu afin d’être en mesure d’améliorer les performances analytiques et également de proposer de nouvelles méthodes de mesure basées sur l’ECL. Cet article s’attache à présenter comment l’étude détaillée des mécanismes ECL mis en jeu dans ces immunodosages est réalisée en utilisant des approches originales d’imagerie. Cela donne la possibilité, d’une part, de comprendre certaines limitations de cette méthode. D’autre part, cette compréhension fine de l’ECL permet de contourner ces limitations et de développer des stratégies analytiques originales pour la bioanalyse, notamment en couplant l’ECL avec l’électrochimie bipolaire.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

electrochemiluminescence   |   immunoassay   |   bipolar electrochemistry   |   bioanalysis

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-p156


Cet article fait partie de l’offre

Innovations technologiques

(183 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

2. Des « nageurs » analytiques à l’ECL 3D

Le développement d’objets miniaturisés capables de s’auto-propulser de façon autonome et éventuellement d’accomplir des fonctions analytiques a attiré l’intérêt de la communauté scientifique au cours de la dernière décennie  . En associant l’électrochimie bipolaire (EBP)   ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Innovations technologiques

(183 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Des « nageurs » analytiques à l’ECL 3D
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BARD (A.J.) -   Electrogenerated Chemiluminescence.  -  M. Dekker : New-York (2004).

  • (2) - YANG (H.), LELAND (J.K.), YOST (D.), MASSEY (R.J.) -   Electrochemiluminescence : A New Diagnostic and Research Tool.  -  Nat. Biotechnol, 12, 193-194 (1994).

  • (3) - MIAO (W.) -   Electrogenerated Chemiluminescence and Its Biorelated Applications.  -  Chem. Rev. 108 (7), 2506-2553 (2008).

  • (4) - DEISS (F.), LAFRATTA (C.N.), SYMER (M.), BLICHARZ (T.M.), SOJIC (N.), WALT (D.R.) -   Multiplexed Sandwich Immunoassays using Electrochemiluminescence Imaging Resolved at the Single Bead Level.  -  J. Am. Chem. Soc., 131, 6088-6089 (2009).

  • (5) - MIAO (W.), CHOI (J.-P.), BARD (A.J.) -   Electrogenerated chemiluminescence 69.  -  The tris(2,2-bipyridine)ruthenium(II), (Ru(bpy)3 2+) / tri- n-propylamine (TPrA) system revisited. A new route involving TPrA•+ cation radicals. J. Am. Chem. Soc., 124, 14478-14485 (2002)

  • ...

1 Brevets

Electrochemiluminescent metal chelates and means for detection. US6140138A

Electrochemiluminescence assay. US5641623A

Magnetic particle based electrochemiluminescent detection apparatus and method. US5744367A

Electrogenerated chemiluminescence labels for analysis and/or referencing. US5786141A

Cell for conducting electrochemiluminescence measurements. ES2375075T3

HAUT DE PAGE

2 Annuaire

Plates-formes d’immunodosage à haut débit basées sur la technologie ECL

Roche :

http://www.cobas.com/home/product/clinical-and-immunochemistry-testing/technology-elecsys-ecl.html

MesoScale Diagnostics :

https://www.mesoscale.com

HAUT DE PAGE

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Innovations technologiques

(183 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS