Réalisation et optimisation de biocapteurs à base de nanostructures SiC pour la détection électrique d'ADN PDF Download
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Author: Romain Bange
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Languages : fr
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Book Description
La détection de faibles concentrations d'acides nucléiques est essentielle pour certaines applications comme la biologie médicale, où elle permet le diagnostic d'une multitude de pathologies par l'identification de biomarqueurs spécifiques. Par rapport aux techniques traditionnelles de détection par voie biochimique, la détection électrique par effet de champ présente l'avantage d'être une mesure directe, sans marquage, et à réponse rapide. Les transistors à nanofils semiconducteurs sont des dispositifs prometteurs qui permettent potentiellement d'atteindre des limites de détection très basses et une sensibilité élevée, grâce à leur grand rapport surface/volume et leurs propriétés électroniques uniques. Le carbure de silicium (SiC) est un matériau semiconducteur dont les qualités le rendent particulièrement adapté aux applications visées, telles que sa très grande stabilité physico-chimique et biocompatibilité.Dans cette thèse, des transistors à effet de champ à base de nanofils de Si et SiC ont été conçus dans une approche descendante pour être fabriqués par photolithographie. Un procédé de fabrication basé sur la filière silicium a été développé et optimisé afin de réaliser des dispositifs à nanofils et à nanorubans de Si de manière reproductible. Une étude détaillée a permis de démontrer la stabilité chimique supérieure des nanofils de SiC par rapport aux nanofils de Si en conditions physiologiques. Fort de ce résultat, nous avons exploré deux approches pour l'élaboration d'une couche mince de SiC autour de ces nanostructures de Si, pour leur conférer cette résistance chimique en milieu liquide. Ces dispositifs cœur-coquille Si/SiC reproductibles ont finalement été fonctionnalisés et intégrés dans un système microfluidique complet afin de réaliser des premières mesures novatrices de détection de pH et d'ADN en temps réel et en milieu liquide.
Author: Romain Bange
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Book Description
La détection de faibles concentrations d'acides nucléiques est essentielle pour certaines applications comme la biologie médicale, où elle permet le diagnostic d'une multitude de pathologies par l'identification de biomarqueurs spécifiques. Par rapport aux techniques traditionnelles de détection par voie biochimique, la détection électrique par effet de champ présente l'avantage d'être une mesure directe, sans marquage, et à réponse rapide. Les transistors à nanofils semiconducteurs sont des dispositifs prometteurs qui permettent potentiellement d'atteindre des limites de détection très basses et une sensibilité élevée, grâce à leur grand rapport surface/volume et leurs propriétés électroniques uniques. Le carbure de silicium (SiC) est un matériau semiconducteur dont les qualités le rendent particulièrement adapté aux applications visées, telles que sa très grande stabilité physico-chimique et biocompatibilité.Dans cette thèse, des transistors à effet de champ à base de nanofils de Si et SiC ont été conçus dans une approche descendante pour être fabriqués par photolithographie. Un procédé de fabrication basé sur la filière silicium a été développé et optimisé afin de réaliser des dispositifs à nanofils et à nanorubans de Si de manière reproductible. Une étude détaillée a permis de démontrer la stabilité chimique supérieure des nanofils de SiC par rapport aux nanofils de Si en conditions physiologiques. Fort de ce résultat, nous avons exploré deux approches pour l'élaboration d'une couche mince de SiC autour de ces nanostructures de Si, pour leur conférer cette résistance chimique en milieu liquide. Ces dispositifs cœur-coquille Si/SiC reproductibles ont finalement été fonctionnalisés et intégrés dans un système microfluidique complet afin de réaliser des premières mesures novatrices de détection de pH et d'ADN en temps réel et en milieu liquide.
Author: Louis Fradetal
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les biocapteurs ont pour objectif de détecter de faible quantité de biomolécules afin d'améliorer laqualité et la précocité des diagnostics médicaux. Parmi eux, les transistors à nanofils sont desdispositifs prometteurs, car ils permettent la détection électrique de biomolécules sans marquage avecune grande sensibilité et un temps de réponse court. Actuellement, la plupart de ces dispositifs utilisedes nanofils de silicium, qui peuvent être limités par une faible résistance chimique, ce qui entrainedes variations du signal en présence de solutions biologiques. Pour palier ces inconvénients, le carburede silicium (SiC) est un matériau prometteur déjà utilisé dans le domaine biomédical pour lafabrication ou le recouvrement de prothèses ou de vis médicales. Outre ses propriétés semiconductrices,ce matériau est biocompatible et montre une forte inertie chimique. Par conséquent, ilouvre une voie à l'intégration in-vivo des capteurs.L'objectif de cette thèse est d'élaborer des biocapteurs SiC à l'échelle nanométrique pour détecter desmolécules d'ADN. La première étape est la fabrication des transistors à base de nanofils SiC à grillearrière. Un procédé original de fonctionnalisation combiné avec la lithographie et aboutissant augreffage covalent de molécules sondes d'ADN a été mis au point. Finalement, la réponse des capteursa été mesurée entre chaque étape du protocole de fonctionnalisation. Les variations du signal lors desétapes de greffage et d'hybridation des molécules d'ADN démontrent la capacité de ces dispositifs àdétecter des molécules d'ADN. Des mesures complémentaires ont aussi montré la stabilité, lasélectivité et la réversibilité du dispositif.
Author: Stephen E. Saddow
Publisher: Elsevier
ISBN: 0323908268
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 370
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Book Description
After over two decades of focused research and development, silicon carbide (SiC) is now ready for use in the healthcare sector and Silicon Carbide Technology for Advanced Human Healthcare Applications provides an up-to-date assessment of SiC devices for long-term human use. It explores a plethora of applications that SiC is uniquely positioned for in human healthcare, beginning with the three primary areas of technology which are closest to human trials and thus adoption in the healthcare industry: neural implants and spinal cord repair, graphene and biosensors, and finally deep tissue cancer therapy using SiC nanotechnology. Biomedical-inspired engineers, scientists, and healthcare professionals will find this book to be very useful in two ways: (I) as a guide to new ways to design and develop advanced medical devices and (II) as a reference for new developments in the field. The book's intent is to stimulate ideas for further technological enhancements and breakthroughs, which will provide alternative solutions for human healthcare applications. - Discusses the utilization of SiC materials for biomedical applications - Provides a logical pathway to understand why SiC is ideal for several critical applications, in particular for long-term implantable devices, and will serve as a guide to new ways to design and develop advanced medical devices - Serves as a reference for new developments in the field and as a technology resource for medical doctors and practitioners looking to identify and implement advanced engineering solutions to everyday medical challenges that currently lack long-term, cost-effective solutions
Author: Stephen E. Saddow
Publisher: Elsevier
ISBN: 0123859077
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 496
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Book Description
Silicon Carbide (SiC) is a wide-band-gap semiconductor biocompatible material that has the potential to advance advanced biomedical applications. SiC devices offer higher power densities and lower energy losses, enabling lighter, more compact and higher efficiency products for biocompatible and long-term in vivo applications ranging from heart stent coatings and bone implant scaffolds to neurological implants and sensors. The main problem facing the medical community today is the lack of biocompatible materials that are also capable of electronic operation. Such devices are currently implemented using silicon technology, which either has to be hermetically sealed so it cannot interact with the body or the material is only stable in vivo for short periods of time. For long term use (permanent implanted devices such as glucose sensors, brain-machine-interface devices, smart bone and organ implants) a more robust material that the body does not recognize and reject as a foreign (i.e., not organic) material is needed. Silicon Carbide has been proven to be just such a material and will open up a whole new host of fields by allowing the development of advanced biomedical devices never before possible for long-term use in vivo. This book not only provides the materials and biomedical engineering communities with a seminal reference book on SiC that they can use to further develop the technology, it also provides a technology resource for medical doctors and practitioners who are hungry to identify and implement advanced engineering solutions to their everyday medical problems that currently lack long term, cost effective solutions. - Discusses Silicon Carbide biomedical materials and technology in terms of their properties, processing, characterization, and application, in one book, from leading professionals and scientists - Critical assesses existing literature, patents and FDA approvals for clinical trials, enabling the rapid assimilation of important data from the current disparate sources and promoting the transition from technology research and development to clinical trials - Explores long-term use and applications in vivo in devices and applications with advanced sensing and semiconducting properties, pointing to new product devekipment particularly within brain trauma, bone implants, sub-cutaneous sensors and advanced kidney dialysis devices
Author: Jim Keith
Publisher: Illuminet Press
ISBN: 9781881532217
Category : Political Science
Languages : en
Pages : 128
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Book Description
The era of chemical and biological megadeath is upon us, and the potential of deadly biowarfare attacks from governments, militant independent groups, and even individuals is far greater than it has been at any time in the past. At this time, more than twenty-five countries are developing, or have stockpiles of chemical and biological weapons, in many cases in sufficient quantities to wipe out the entire population of the world. So far the danger of chemical and biological aggression has been little acknowledged, and, at least in America, little prepared for by federal and local government. Most terrorist threats and attacks are not widely reported in the mainstream media. Although information about the proliferation of man-made diseases is carefully suppressed by governments and the media they will be covered in the pages of this book. Not only is America unprepared and ignorant of what is happening, but the people in government and scientific professions who do know, who should be warning the American public about the dangers of chemical and biological terrorism, are instead doing their utmost to hide this information from us; information that is vital for our survival.The information that is contained in the pages of this book will not be measured or calculated to reassure people that everything is fine, when reassurance is the exact opposite of what is needed at this time. It may even give you nightmares when you realise the real circumstance that we are in. The information in the pages that follow will be the truth about the biowarfare threat to America.
Author: Irwin B. Levitan
Publisher: Oxford University Press, USA
ISBN: 9780195145236
Category : Molecular neurobiology
Languages : en
Pages : 640
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Book Description
Intended for use by advanced undergraduate, graduate and medical students, this book presents a study of the unique biochemical and physiological properties of neurons, emphasising the molecular mechanisms that generate and regulate their activity.
