EP1682276B1 - Dispositif de reception d'un echantillon de fluide, et ses applications - Google Patents

Dispositif de reception d'un echantillon de fluide, et ses applications Download PDF

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EP1682276B1
EP1682276B1 EP04805830A EP04805830A EP1682276B1 EP 1682276 B1 EP1682276 B1 EP 1682276B1 EP 04805830 A EP04805830 A EP 04805830A EP 04805830 A EP04805830 A EP 04805830A EP 1682276 B1 EP1682276 B1 EP 1682276B1
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EP
European Patent Office
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cavity
zone
end part
substrate
conducting
Prior art date
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Application number
EP04805830A
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German (de)
English (en)
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EP1682276A1 (fr
Inventor
Thierry Livache
Bruno Corso
Nathalie Lassalle
Thibaut Mercey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Genoptics SA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Genoptics SA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Genoptics SA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/0241—Drop counters; Drop formers
    • B01L3/0244—Drop counters; Drop formers using pins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/0241—Drop counters; Drop formers
    • B01L3/0244—Drop counters; Drop formers using pins
    • B01L3/0255—Drop counters; Drop formers using pins characterized by the form or material of the pin tip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0645—Electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/02—Drop detachment mechanisms of single droplets from nozzles or pins
    • B01L2400/022—Drop detachment mechanisms of single droplets from nozzles or pins droplet contacts the surface of the receptacle
    • B01L2400/025—Drop detachment mechanisms of single droplets from nozzles or pins droplet contacts the surface of the receptacle tapping tip on substrate

Definitions

  • the invention relates to a device for receiving a fluid sample and its use.
  • the invention relates to a device making it possible in particular to take a small quantity of a fluid in a sampling zone and to transport the withdrawn fluid to deposit it in a deposition zone on a substrate.
  • the device of the invention may further be used as an electrochemical microcell.
  • the invention can be used particularly in the biotechnology sector, and in particular in the field, currently in full development, the analysis of biological samples, or in the study of the reactivity or affinity of a molecule compared to one or more others.
  • the invention is also usable in the more general field of materials analysis.
  • microarrays point deposits organized in networks
  • the substrates are then brought into contact with known or unknown products that may have an interaction (reactivity or affinity) with respect to the molecule or molecules deposited in the microarray.
  • An analysis is then carried out using a detection system that can be for example optical, chemical, electrochemical, etc.
  • the principle is to collect a fluid, for example containing molecules of biological interest, in a sampling zone, then to place the device over an area deposition of a substrate, and to deliver a drop of the liquid without the device comes into contact with the substrate.
  • a device is described for example in the patent US 5,763,278 .
  • the device of this US patent comprises a piezoelectric element from compressing a low volume chamber and thus ejecting a drop of liquid onto microscope slide substrates, or any other suitable support, which can then be analyzed by means of an instrument for demonstrating interactions.
  • Such devices have the advantage of not altering the surface on which the liquid must be deposited, but they are difficult to handle because in general the lower end of the device (where the drop to be deposited) is very fragile. Such devices also have the disadvantage of requiring large volumes of samples. In addition, their complexity of manufacture and calcination is quite restrictive, especially because of the nature of the materials used, especially piezoelectric ceramics that tend to deform with time and with the applied voltages.
  • the patent US 5,770,151 describes a device for sampling a liquid sample and deposition of microdrops of this sample, comprising a hollow tube whose one end is closed and the other is open.
  • the wall of the tube has, in the vicinity of the open end, a longitudinal slot which promotes the capillary removal of a small amount of liquid when the open end portion is immersed in said liquid.
  • the microdroplets are then deposited by capillarity by putting the open end in contact successively with a plurality of points of a solid surface.
  • the patent US 5,807,522 discloses a device for sampling and deposition of a liquid sample, comprising two coextensive elements spaced apart so as to form an elongated capillary channel having lateral slots and terminating in a tip.
  • a sample is retained in the capillary channel, and when the tip comes into contact with a solid support with a sufficient pulse, the meniscus at the base of the liquid sample is broken, which allows the deposition of a microdrop of liquid sample on the support
  • the patent US 6,101,946 describes a needle for printing a microarray on a support by depositing microdrops of a liquid sample.
  • This needle comprises a square-shaped pyramid shaped tip having a longitudinal slot forming two beaks which are closer and closer towards the end of the tip.
  • the manufacture of such needles requires high precision machining and is therefore very expensive.
  • the device of the invention can be used to deposit and fix on a substrate, particularly electrochemically, a ligand (any biological substance or molecule capable of interaction with either a reagent for the analysis or studying the properties of the ligand, either with a molecule of interest to be detected and / or quantified).
  • a ligand any biological substance or molecule capable of interaction with either a reagent for the analysis or studying the properties of the ligand, either with a molecule of interest to be detected and / or quantified.
  • the patent FR 2 789 401 discloses a method for matrixing a ligand and electrochemically fixing it on a conductive support.
  • This method can be implemented in particular using a device comprising a tank of insulating material (polypropylene), of conical shape, containing a fluid reaction medium and an electrode.
  • the fluid medium contains two types of electropolymerizable monomers, on the one hand pyrrole, and on the other hand pyrrole covalently bound to a ligand.
  • the end of the cone is open and has a small diameter.
  • a conductive support subjected to anode voltage relative to the electrode, it is possible to deposit on the zone of contact with the substrate a pyrrole polymer, part of whose units are covalently bonded with the ligand.
  • the reservoir contains relatively large amounts of the fluid medium, and the end of the cone has no sampling function, and the reservoir must be filled by an active fluidic system (pumps, valves, etc.). .).
  • a wire electrode is used which is immersed in a vessel containing the fluid reaction medium. When the electrode spring fluid, it retains at its end a drop of fluid. The electrode is then brought above the conductive support so that the drop comes into contact with the support while remaining in contact with the electrode.
  • Requirement WO 00/25925 describes a device for depositing drops of liquid on a substrate.
  • This device comprises a cavity that can communicate with the outside via a capillary channel.
  • the present invention particularly relates to a device for sampling and transporting a fluid, including in the case where the fluid sample which is the source of the fluid to be taken is available in very small quantities.
  • This device which can operate without active fluidic means such as pistons, pumps or valves, is very simple manufacturing and therefore a relatively low cost. It has no fragile element and can thus be used sustainably.
  • the invention relates to a receiving device, in particular for taking and transporting a fluid sample, comprising an end portion with at least one cavity opening through an opening on the outside, said cavity comprising a bottom, characterized by the said end portion has a first hydrophobic zone adjacent the cavity opening and a second hydrophilic zone adjacent to the first and at least partially covering the bottom of the cavity such that when said end portion is immersed in said fluid then comes out, said cavity capillarily retains a portion of said fluid, and in that the ratio of the depth of the cavity 1 diameter of the opening can vary in the range of 0.01 to 1.
  • the receiving device according to the invention is preferably arranged to form an electrode, in particular a counter-electrode or a working electrode, in an electrochemical cell.
  • hydrophobic zone means a zone having an affinity for a fluid considered, in particular a liquid, lower than the hydrophilic zone.
  • the cavity for receiving the fluid sample opens directly on the outside, without the intermediary of a capillary channel.
  • the cavity can be emptied and cleaned relatively easily.
  • the device of the invention comprises a rod provided, externally or internally, on the side of the end portion, of a sleeve having a projecting portion which extends beyond the end of the stem.
  • the cavity is constituted in this case by the protruding portion of the inner wall of the sleeve and the end face of the rod.
  • the sleeve is made for example of a hydrophobic material.
  • the rod may be made of a conductive material, and the sleeve of an insulating material, and if it is desired to use the device as an electrode, said end face of the rod may be polished and / or coated with a low reactive metal, for example platinum or gold, to obtain a more stable electrode.
  • the protruding sleeve may also be made of a conductive material.
  • at least the end of the protruding portion is coated with a layer of hydrophobic material, preferably electrically insulating.
  • the hydrophobic coating may extend on the outer wall of the conductive sleeve and optionally on a portion of the inner projecting wall.
  • This method can be used in particular with a fluid sample which contains molecules or biological substances to be deposited and / or immobilized on the substrate. It can also be used to transport a fluid to another fluid solution, to achieve a dilution for example.
  • the method of the invention also makes it possible to use the receiving device as an electrode.
  • the device comprises a body made of a conductive material, and said end portion is provided with a coating or an insulating and hydrophobic sleeve which, of course, does not close the opening of the cavity.
  • the substrate is made of a conductive material or contains one or more conductive zones and, after said contacting step, the assembly forms an electrochemical cell comprising at least two independent electrodes.
  • One or more additional electrodes can be added to either the device or the substrate.
  • the fluid may comprise an electrolyte and optionally other compounds in suspension.
  • the method may include the step of performing an electrochemical type analysis of the removed solution or suspension.
  • the method may include the step of using the aforementioned assembly as an electrochemical cell and passing an electric current, or simply measuring a potential difference between said end portion and said substrate or between the end portion and a conductive area of the substrate, via the sample, containing an electrolyte, which is in contact with both the conductive body and the substrate.
  • intensiostatic or potentiostatic editing the current and potential characteristics of the fluid sample to be analyzed or the substrate can be determined without any significant change in the composition of the sample because the concentrations of the electroactive substances dissolved are practically unaffected by the measurements made.
  • the cavity of the device constitutes an electrolytic micro-cell making it possible in particular to study the reactions that occur at level of the working electrode.
  • Such a device makes it possible to always have the same distance between the working electrode and the counter-electrode.
  • the method of the invention can also be used to immobilize one or more molecules or biological substances on the conductive substrate according to an electrochemical electroplating method.
  • the substrate constitutes the working electrode and the end of the receiving device serves as a counter-electrode.
  • Such an electrodeposition process may be implemented in particular when the fluid contains an electropolymerizable monomer, for example by anodic oxidation.
  • the electric current is then passed between the body and the substrate while carrying the said substrate to a potential necessary for the formation of polymer.
  • the end of the sampling device made of conductive material, acts as a counter electrode, so that the monomer will polymerize in contact with the conductive substrate, by anodic oxidation, and form a spot deposit also called "spot" Adherent on said substrate.
  • spot deposit also called "spot” Adherent on said substrate.
  • FIG. 1 very schematically, a receiving device 1 according to the invention.
  • the device 1 comprises a rod 2 at an end portion 2 'of which a reception cavity 3 is formed.
  • the cavity 3 has a cylindrical shape of axis X parallel to the rod 2, with an inner wall 4 and a bottom 5.
  • the rod 2 has at its end a wafer 6 covered with a hydrophobic coating 8.
  • the rod 2 is made of a conductive material having hydrophilic properties, this conductive material may be for example gold, platinum or stainless steel type 316L stainless steel.
  • the wafer 6 extends around the periphery of the opening 7 of the cavity 3.
  • the coating 8 extends only on the wafer 6, without overflowing into the cavity 3, or on the outer wall 10 of the rod 2.
  • the coating 8 may extend, as illustrated in FIG. figure 2 , towards the inside of the cavity 3 by covering the inner wall 4 partially.
  • This coating 8 can reach the bottom 5 or not.
  • the coating 8 may also extend on the outer wall 10 of the rod 2.
  • the receiving cavity 3 is made in a recess of the rod itself.
  • FIG. 3 a receiving device 15 according to another example of implementation of the invention, in which the receiving cavity 16 is formed by a sleeve 17 engaged at one end of a rod 18.
  • the cavity 16 has a bottom defined by the edge 19 of the rod 18.
  • the sleeve 17 has a first portion 17a engaged on the rod 18 and a second portion 17b protruding from the edge 19.
  • the sleeve 17 is made of hydrophobic material, for example consisting of a heat-shrinkable plastic sheath.
  • the rod 18 has an annular necking 20 on which is engaged the sleeve 17.
  • the receiving device 20 comprises a rod 21 at one end of which is fixed a metal insert 22 having a receiving cavity 23.
  • the insert 22 has a cylindrical outer wall 24 covered with a hydrophobic coating 25.
  • a receiving device 35 with a metal rod 36 having at one end a head 37, a part of the rod 36 and this head 37 being embedded in a coating of hydrophobic material 38.
  • This coating 38 comprises at the right of the head 37 a cavity 39 for receiving a fluid sample.
  • a device 30 comprising a metal rod 31, which has a portion 32 folded in S arranged to define an elastically deformable zone forming a damper.
  • the substrate 33 comprises a gold plate.
  • the lower end 34 of the rod 31 defines a receiving device 20 described with reference to the figure 6 .
  • the receiving device is integral with a rod 41 having at an upper end a head 42 engaging in a housing of a support 40.
  • This head 42 is returned to its rest position by means of a spring 43 distinct from the rod 41.
  • the rod 41 may be devoid of an S-folded portion such as that described with reference to FIG. figure 8 .
  • the spring 43 may be replaced by any other elastic return element such as an elastomeric material, for example.
  • This support 40 may be integral with a manipulator arm of an automaton for moving the rod in horizontal and vertical directions.
  • Such an automaton may be arranged to operate a plurality of receiving devices.
  • a typical mode of operation is to bring the receiving device over the sampling area, and to move the rod vertically downward until its end is immersed in the fluid to be transferred.
  • the device is lifted vertically, then moved to a cleaning area of the end, for example by water jet, then air jet for drying.
  • the operations can then be repeated with the same fluid sample or other fluid sample.
  • the hydrophobic coating or sleeve is made of an insulating material, it is possible to use the device of the invention as an electrode, the cavity 23 acting as an electrochemical micro-cell.
  • each pad is placed on a virtual square grid of 8 * 8 pads, with a pitch of 700 microns between the center of each pad and on a total surface of 5 * 5 mm 2 .
  • Four areas will not be functionalized with biological species, the substrate will remain "naked".
  • the six different molecules are antibodies: an anti-hCG antibody (Sigma), an anti-peptide mAb 11E12 antibody (Sanofi Diagnostics Pasteur), an anti-HSA antibody (Sigma), an anti-avidin antibody (Sigma), an antibody anti-rabbit IgG (Sigma), an anti-BSA antibody (Sigma).
  • the substrates used in this example are prismatic substrates, base 12.5 * 25 mm 2 and height 9 mm (glass BK7 or SF11), on which was deposited a layer of chromium of about 20 Angstroms which serves as tack coat and a gold layer of about 500 Angstroms (deposition by vacuum evaporation). These types of substrates are particularly suitable for measurements made by Surface Plasma Resonance.
  • the manipulator arm 54 carrying the cylinder 50 is placed vertically to the well containing the anti-hCG antibodies.
  • the manipulator arm 54 descends into the well so that the cavity 23 of the device 30 is completely immersed in the solution.
  • the manipulator arm 54 is raised vertically and is moved above the deposition zone on the gilded prismatic substrate, and more particularly above one of the predetermined areas of the matrix. The manipulator arm 54 then descends until mechanical contact is obtained between the device 30 and the substrate.
  • the electrical contact which is between the conductive bottom of the cavity 23 and the substrate through the conductive reaction medium, does not necessarily require mechanical contact of the receiving device 30 against the substrate. However, it is preferable to make such a mechanical contact.
  • the manipulator arm 54 can then be raised and returned to the previous well to perform a new sample; rinsing and drying of the device are not essential in this case since the same product is taken several times.
  • the manipulator arm 54 is moved vertically to a well of the microplate filled with ultrapure water.
  • the arm 54 then makes three return trips in this well to properly rinse the device 30, which can indifferently come or not in contact with the bottom of the well without altering its future functionality.
  • the manipulator arm 54 is brought into contact with an absorbent paper, for example an optical paper marketed by Kodak. This drying operation is carried out three times, in three different places of the absorbent paper.
  • the manipulator arm 54 is controlled in order to take a second antibody, an anti-HSA for example, according to the sequence described above, to electrochemically deposit the pads. This is done for the other four species.
  • Example 2 Production of a 384-chip chip with relevant DNA sequences for the study of cystic fibrosis (passive adsorption deposition)
  • the substrates are microscope slides (75 * 25 * 1 mm 3 , sold under the name ESCO by the company VWR International) on which a chromium layer of approximately 20 Angstroms and a layer of gold is deposited beforehand. about 500 Angstroms (deposits made by evaporation under vacuum).
  • This blade is functionalized with a coating that promotes the immobilization of biomolecules by electrostatic interactions. It is a monolayer of 11-mercapto-undecanoic acid (MUA) deposited on gold and then a monolayer of polyethylene imine (PEI) (method described by Bassil et al., Sensors and Actuators B94 (2003) 313-324 ). This surface is then brought into contact with a solution of extravidin (Sigma) at 0.2 g / L in PBS (Sigma) for 30 minutes before being rinsed with water. Extravidin then binds to the PEI through electrostatic interactions.
  • UMA 11-mercapto-undecanoic acid
  • PEI polyethylene imine
  • the substrate is placed in the working zone of a 3-axis automaton, for example the one marketed under the name Q-Array of Genetix, which already has predefined locations for microscope slides of this format and also for standard microplates with a support comprising an integrated damping device, the damping being done under its own weight, and in which the device 40 described is inserted, for example with reference to FIG. figure 9 .
  • a 3-axis automaton for example the one marketed under the name Q-Array of Genetix, which already has predefined locations for microscope slides of this format and also for standard microplates with a support comprising an integrated damping device, the damping being done under its own weight, and in which the device 40 described is inserted, for example with reference to FIG. figure 9 .
  • the dimensions of the device are, in this case, the following: the internal diameter of the sample receiving cavity is 100 ⁇ m, its depth 50 ⁇ m and the diameter of the PTFE insulating outer sleeve is 300 ⁇ m.
  • oligonucleotide sequences (300 different sequences in total), functionalized with a 5 'biotin, are placed separately in the wells of a 384-well microplate, in a PBS buffer, in the presence of 1.5 M betaine to avoid that the species do not dry too fast on the chip.
  • concentration of the sequences is 1 ⁇ M in each of the wells.
  • the arm which carries the device described above plunges the rod into one of the wells of the microplate.
  • the product is taken by capillarity when the rod is immersed in the liquid containing the oligonucleotides.
  • the manipulator arm 54 rises and is positioned above one of the points of the matrix.
  • the arm descends vertically and, during mechanical contact between the substrate and the device, the device deposits on the substrate a portion of the volume taken in the form of a microdrop of volume of 1 to 2 nL approximately.
  • the arm 54 then returns above the same well as before, and performs the previous cycle two more times to make two other pads of the same biological species.
  • the arm goes up again and is placed vertically of a fountain projecting ultrapure water on the stem, to evacuate the fluid still present in the cavity or on the outer wall of the device.
  • the arm brings the device over a drying element producing, for example, a flow of hot and dry air and remains there for a few tens of seconds.
  • the device is then ready to take a new product in another well, until the collection and deposition of all types of oligonucleotide sequences.
  • the analysis of the chip can be carried out by fluorescence techniques.
  • the goal is to compare the expression profile of a sick patient versus a healthy patient.
  • the DNA of a healthy patient is first labeled with a fluorescent marker (Cy3 for example, Sigma) and that of a patient with another fluorescent label (Cy5 for example, Sigma).
  • the sera of the two patients are mixed and this mixture is brought into contact with the functionalized chip.
  • the products are left in contact for 30 minutes at 37 ° C.
  • the chip is rinsed and inserted into a fluorescence reader, for example the GenechipTM Scanner 3000.
  • the analysis of the fluorescence of the two markers on each of the spots, corresponding to the different oligonucleotide sequences then makes it possible to determine which genotypes are over-expressed or under-expressed in the sick patient relative to the healthy patient.
  • the invention can be used for the deposition in parallel, with or without electrochemistry, with 8 rods which collect in a 1536-well plate to 8 different substrates (for example 8 rods installed on a GENESIS name automaton sold by the company. TECAN).
  • Example 5 Use of the receiving device as an indicator electrode or working electrode
  • the rod is used as the working electrode in a two-electrode electrochemical micro-cell.
  • This type of device makes it possible, for example, to characterize molecules in the reduced or oxidized state or to study the synthesis of polymers electrochemically.
  • the indicator electrode By using an electrode of very small area, of the order of 2 mm, which is called the indicator electrode, it is possible to determine current-potential characteristics while retaining the system practically without modification of composition, that is, that is, without substantially modifying the concentrations of dissolved electroactive substances within the electrolyte, despite the passage of the current.
  • a solid electrode 60 is produced illustrated on the figure 11 , By inserting a rod 61 made of platinum, gold, silver, graphite or stainless steel having a diameter between 0.5 mm and 2 mm in an insulating sheath 62 made of glass, polyethylene, or Teflon ® insulation for example, and by disengaging the cross-section of the rod for contact with the solution. This gives a flat disk electrode.
  • the end of the rod in contact with the solution can be polished with, for example, diamond paste.
  • the cavity 63 with a continuous wall, makes it possible to create an electrochemical micro-cell filled by capillarity of the sample to be analyzed.
  • the working electrode 60 formed by the rod 61 is connected to the output of a working electrode of a potentiostat. This connection can be done directly on the rod or on a metal part in which the rod comes to slip, and designed to fit on a PLC.
  • the counter electrode 65 may be a platinum sheet, a gold plate, a plastic support covered with ITO (indium tin oxide), or a silicon wafer, for example.
  • the reaction medium may be an ionic solution based on Li + ions, ClO 4 - or PBS for example, containing the chemical species to be analyzed.
  • the end of the electrode 60 is brought into contact with the counterelectrode 61 and a current of a few tens of microamperes is imposed. The voltage is then measured.
  • the rod is used as a working electrode, a gold plate as a counter-electrode and the cavity as an electrochemical micro-cell. The reactions occurring at the working electrode constituted by the rod are then studied.
  • This device makes it possible to always have the same distance between the working electrode and the counter-electrode.
  • the sleeve 62 may be either insulating nature or conductive and covered with a layer 66 of an insulating material 67, e.g., a Teflon ® rigid insulation, as illustrated in figure 12 .
  • an insulating material 67 e.g., a Teflon ® rigid insulation
  • Example 7 Use of the rod as an auxiliary electrode (counter-electrode)
  • the rod will function as a counter electrode and micro-cell. This makes it possible to produce micro-spots of polymer on a metal surface of a few hundred microns in diameter.
  • the rod is stainless steel or stainless steel covered with a metal, such as platinum, gold, silver.
  • the sleeve is made of stainless steel or not covered with a metal for its internal part and covered with Teflon ® on its external part.
  • the sleeve may also be made of an insulating material.
  • the cavity is filled with an ionic solution containing, for example, pyrrole and then the rod comes into contact with a glass slide covered with chromium and gold thus forming an electrochemical micro-cell. A potential is then imposed between the two electrodes. The current and synthesis charge of the polymer (polypyrrole) thus formed, on the surface of the golden blade, are recorded. Several spots can thus be made on the same surface.
  • the damping system makes it possible not to damage the rod as well as the gold blade.
  • the gold leaf is also protected by the "soft" Teflon ® layer at the end of the stem.
  • Covering the interior of the cavity with a metal such as platinum can improve the electrochemical synthesis of the polymer.
  • Example 8 Depot synthesis
  • a receiving device 70 comprising a rod 71 is used for example 304L stainless steel (surgical grade) and a Teflon ® sleeve 72, as illustrated in Figures 13 and 14 .
  • the sleeve 72 Teflon ® overflows below the end of the rod 71 so as to define a cavity 73.
  • This cavity 73 has, for example, a diameter of approximately 260 ⁇ m and a depth of approximately 100 ⁇ m and makes it possible to receive a solution to be polymerized 74.
  • the stainless steel rod 71 serves as a counter-electrode.
  • the solution to be polymerized 74 is deposited on a substrate 75 covered with a gold layer serving as a working electrode, as illustrated in FIG. figure 15 .
  • the rod 71 and the substrate 75 are connected to a potentiostat 76.
  • the synthesis of deposits is carried out by the electrospotting method by applying an electric pulse through the rod 71.
  • the Teflon ® sleeve 72 makes it possible to isolate the counter electrode from the working electrode, the cavity 73 forming an electrochemical cell in which the electric pulse triggers the polymerization of the solution.
  • the receiving device 70 also makes it possible to capture a drop of about 50 nl by immersing it in the solution to be polymerized, and to transport it to the top of the working electrode.
  • the rod 71 is placed on a frame (not shown) in which it can slide vertically under the action of its own weight. Displacements are provided by motorized cylinders controlled by an automaton.
  • the conditions of the electrospotting are optimized to obtain deposits of pyrrole and pyrrole ODN.
  • the charge delivered by the potentiostat 76 is recorded in the form of a chronoamperogram.
  • hybridization is performed with a labeled complementary ODN in order to highlight the pads containing ODNs.
  • the detection is carried out here by a fluorescence microscope equipped with a black and white CCD camera for acquiring the images.
  • the fluorescence intensities are expressed in gray levels.
  • This example relates to the use of a receiving device according to the invention for characterizing a metal surface, such as a steel sheet, and to perform a two-dimensional mapping of its oxidation state.
  • the receiving device used here is substantially the same as that used in the previous example.
  • a silver layer is added by electrochemical reaction at its hydrophilic end, that is to say on the bottom of the cavity.
  • the electrolyte used to measure the residual potential between the silver electrode and the sheet is, for example, 100 mM KCl.
  • the receiving device and the electrolyte are deposited on a first point of the surface to be mapped, the value of the potential difference between the plate and the receiving device is recorded.
  • the receiving device is then rinsed, dried and refilled with electrolyte and deposited at a second point on the surface to be mapped.
  • This procedure makes it possible to detect any oxidation points of the steel.
  • the various treatments of the sheet can thus be easily studied and compared.

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Description

  • L'invention a pour objet un dispositif de réception d'un échantillon de fluide ainsi que son utilisation. L'invention concerne en particulier un dispositif permettant notamment de prélever une faible quantité d'un fluide dans une zone de prélèvement et de transporter le fluide prélevé pour le déposer, dans une zone de dépôt, sur un substrat.
  • Le dispositif de l'invention peut en outre être utilisé comme une microcellule électrochimique.
  • L'invention est utilisable notamment dans le secteur des biotechnologies, et en particulier dans le domaine, actuellement en plein essor, de l'analyse d'échantillons biologiques, ou dans l'étude de la réactivité ou de l'affinité d'une molécule par rapport à une ou plusieurs autres. L'invention est également utilisable dans le domaine plus général d'analyse des matériaux.
  • Les dispositifs de transfert d'échantillons fluides d'origine biologique, ou contenant des molécules purifiées produites in vitro ou in vivo ont actuellement une importance croissante. On sait que l'une des tendances récentes dans ce domaine est de miniaturiser les dispositifs et de minimiser les quantités de réactifs à utiliser et/ou de produits à analyser ou à étudier. En effet, les quantités de produits disponibles sont souvent très faibles, ou les produits sont très coûteux. On utilise de plus en plus souvent, pour ces raisons, des dispositifs permettant d'effectuer sur des substrats appropriés des dépôts ponctuels organisés en réseaux (appelés en langue anglaise « microarrays »). Les substrats sont ensuite mis en contact avec des produits, connus ou inconnus, susceptibles d'avoir une interaction (réactivité ou affinité) vis-à-vis de la molécule ou des molécules déposées dans le microréseau. On procède ensuite à une analyse à l'aide d'un système de détection qui peut être par exemple optique, chimique, électrochimique, etc.
  • Il existe actuellement des dispositifs de dépôt avec ou sans contact mécanique avec le substrat.
  • Dans le cas d'un dépôt sans contact, le principe est d'aller prélever un fluide, contenant par exemple des molécules d'intérêt biologique, dans une zone de prélèvement, puis d'aller placer le dispositif au-dessus d'une zone de dépôt d'un substrat, et de délivrer une goutte du liquide sans que le dispositif entre en contact avec le substrat. Un tel dispositif est décrit par exemple dans le brevet US 5 763 278 . Le dispositif de ce brevet US comporte un élément piézoélectrique venant comprimer une chambre de faible volume et ainsi éjecter une goutte de liquide sur des substrats de type lamelle de microscope, ou sur tout autre support approprié, permettant ensuite l'analyse à l'aide d'un instrument de mise en évidence d'interactions. De tels dispositifs présentent l'avantage de ne pas altérer la surface sur laquelle le liquide doit être déposé, mais ils sont de maniement délicat car en général l'extrémité inférieure du dispositif (là où se forme la goutte à déposer) est très fragile. De tels dispositifs présentent également l'inconvénient de nécessiter des volumes de prélèvements assez importants. En outre, leur complexité de fabrication et de calcination est assez contraignante, notamment du fait de la nature des matériaux utilisés, en particulier les céramiques piézoélectriques qui ont tendance à se déformer avec le temps et avec les tensions appliquées.
  • Parmi les dispositifs de dépôt, certains utilisent des moyens fluidiques actifs (pistons, vannes, pompes) qui présentent des inconvénients tant en ce qui concerne la complexité de fabrication que les risques de fuites, de bouchage des conduits ou de formation de bulles.
  • Comme indiqué ci-dessus, il existe aussi des dispositifs qui opèrent par contact avec le substrat. Certains de ces dispositifs fonctionnent uniquement grâce au phénomène de capillarité. C'est le cas des dispositifs décrits dans les brevets US 5 770 151 , 5 807 522 et 6101946 qui sont analysés ci-après.
  • Le brevet US 5 770 151 décrit un dispositif de prélèvement d'un échantillon liquide et de dépôt de microgouttes de cet échantillon, comprenant un tube creux dont une extrémité est fermée et l'autre est ouverte. La paroi du tube présente, au voisinage de l'extrémité ouverte, une fente longitudinale qui favorise le prélèvement par capillarité d'une faible quantité de liquide lorsque la partie d'extrémité ouverte est immergée dans ledit liquide. On effectue ensuite le dépôt de microgouttes par capillarité en mettant l'extrémité ouverte en contact successivement avec une pluralité de points d'une surface solide.
  • Le brevet US 5 807 522 décrit un dispositif de prélèvement et de déposition d'un échantillon liquide, comprenant deux éléments coextensifs espacés de façon à former un canal capillaire allongé comportant des fentes latérales et se terminant par une pointe. En immergeant la région de la pointe dans un liquide, un échantillon est retenu dans le canal capillaire, et lorsque la pointe vient au contact d'un support solide avec une impulsion suffisante, le ménisque à la base de l'échantillon liquide est rompu, ce qui permet le dépôt d'une microgoutte d'échantillon liquide sur le support
  • Le brevet US 6 101 946 décrit une aiguille pour imprimer sur un support un microréseau par dépôt de microgouttes d'un échantillon liquide. Cette aiguille comprend une pointe taillée en forme de pyramide à base carrée, comportant une fente longitudinale formant deux becs qui sont de plus en plus rapprochés en allant vers l'extrémité de la pointe. La fabrication de telles aiguilles nécessite un usinage de haute précision et est donc très onéreuse.
  • Tous les dispositifs décrits dans les trois brevets analysés ci-dessus comportent une fente longitudinale dans le but de favoriser la rétention par capillarité d'une quantité relativement importante de liquide. L'obtention de ces fentes complique la fabrication de ces dispositifs et nécessite, notamment pour les dispositifs des brevets US 5 807 522 et 6 101 946 , un usinage coûteux; de plus, ces systèmes capillaires se bouchent si l'échantillon contient des particules en suspension, et ils sont par ailleurs assez difficiles à décontaminer.
  • Comme on le verra ci-après, le dispositif de l'invention peut être utilisé pour déposer et fixer sur un substrat, notamment par voie électrochimique, un ligand (substance biologique ou molécule quelconque capable d'interaction soit avec un réactif permettant l'analyse ou l'étude des propriétés du ligand, soit avec une molécule d'intérêt à détecter et/ou à quantifier).
  • Le brevet FR 2 789 401 décrit un procédé pour déposer de façon matricielle un ligand et le fixer électrochimiquement sur un support conducteur. Ce procédé peut être mis en oeuvre notamment à l'aide d'un dispositif comprenant un réservoir en matériau isolant (polypropylène), de forme conique, contenant un milieu réactionnel fluide et une électrode. Le milieu fluide contient deux types de monomères électropolymérisables, d'une part du pyrrole, et d'autre part du pyrrole lié par covalence à un ligand L'extrémité du cône est ouverte et a un faible diamètre. Par contact de cette extrémité avec un support conducteur soumis à une tension anodique par rapport à l'électrode, on peut déposer sur la zone de contact avec le substrat un polymère de pyrrole dont une partie des motifs sont liés par covalence avec le ligand. Dans un tel dispositif, le réservoir contient des quantités relativement importantes du milieu fluide, et l'extrémité du cône n'a pas de fonction de prélèvement, et le réservoir doit être rempli par un système fluidique actif (pompes, vannes, etc...). Dans un autre mode de réalisation, on utilise une électrode en forme de fil que l'on plonge dans un récipient contenant le milieu réactionnel fluide. Lorsque l'électrode ressort du fluide, elle retient à son extrémité une goutte de fluide. On amène ensuite l'électrode au-dessus du support conducteur de façon à ce que la goutte vienne au contact du support tout en restant en contact avec l'électrode. En appliquant une tension électrique appropriée, on obtient comme précédemment la formation d'un dépôt de polymère de pyrrole. Un tel procédé nécessite un contrôle très précis de la distance électrode-support. En effet, seule la goutte, et non l'électrode, doit entrer en contact avec le support, car un court-circuit empêcherait la polymérisation. Il en résulte qu'un tel procédé, qui est d'ailleurs peu reproductible, n'est pas adapté à des applications industrielles. Par ailleurs, le volume de fluide transporté par l'aiguille est peu reproductible et soumis au séchage.
  • La demande WO 00/25925 décrit un dispositif pour déposer des gouttes de liquide sur un substrat. Ce dispositif comporte une cavité pouvant communiquer avec l'extérieur par l'intermédiaire d'un canal capillaire.
  • La présente invention a notamment pour objet un dispositif permettant de prélever et transporter un fluide, y compris dans le cas où l'échantillon fluide qui est la source du fluide à prélever n'est disponible qu'en très faibles quantités. Ce dispositif, qui peut fonctionner sans moyens fluidiques actifs tels que pistons, pompes ou vannes, est de fabrication très simple et donc d'un prix de revient relativement faible. Il ne comporte pas d'élément fragile et peut ainsi être utilisé durablement.
  • L'invention a pour objet un dispositif de réception, notamment pour prélever et transporter un échantillon de fluide, comportant une partie d'extrémité avec au moins une cavité débouchant par une ouverture sur l'extérieur, ladite cavité comprenant un fond, caractérisé par le fait que ladite partie d'extrémité présente une première zone hydrophobe adjacente à l'ouverture de la cavité et une deuxième zone hydrophile adjacente à la première et recouvrant au moins partiellement le fond de la cavité de sorte que lorsque ladite partie d'extrémité plonge dans ledit fluide puis en ressort, ladite cavité retient par capillarité une partie dudit fluide, et par le fait que le rapport profondeur de la cavité 1 diamètre de l'ouverture peut varier dans la gamme de 0,01 à 1.
  • Le dispositif de réception selon l'invention est de préférence agencé pour former une électrode, notamment une contre-électrode ou une électrode de travail, dans une cellule électrochimique.
  • Selon la présente invention, on entend par « zone hydrophobe » une zone présentant une affinité pour un fluide considéré, notamment un liquide, plus faible que la zone hydrophile.
  • Dans des modes de réalisation particuliers, le dispositif de l'invention peut encore présenter les caractéristiques suivantes, prises isolément ou, le cas échéant, en combinaison :
    • le caractère hydrophobe est apporté par un revêtement hydrophobe,
    • ledit revêtement hydrophobe est déposé sur ladite partie d'extrémité au moins à la périphérie de ladite ouverture (étant entendu que ce revêtement ne doit pas obturer l'ouverture),
    • la zone hydrophobe s'étend dans la cavité, éventuellement jusqu'au fond de celle-ci, sans recouvrir le fond complètement, et/ou s'étend sur une paroi externe du dispositif,
    • la zone hydrophobe est réalisée en un matériau isolant électrique,
    • ledit revêtement hydrophobe est réalisé en un matériau choisi par exemple parmi un Téflon® tel que le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le polyfluorure de vinylidène (PVDF), le perfluoroalkoxy (PFA), les homopolymères ou copolymères d'éthylène, de propylène ou d'isoprène, les polyuréthanes et les résines époxy, cette liste n'étant pas limitative,
    • la zone hydrophile est réalisée en un matériau électriquement conducteur, métallique ou non-métallique,
    • la partie d'extrémité comporte un corps, lequel est réalisé en un matériau conducteur de l'électricité et/ou est revêtu d'un matériau conducteur de l'électricité, la cavité étant formée au moins partiellement par ce corps,
    • ledit matériau conducteur de l'électricité est choisi notamment parmi l'acier, le titane, le platine, l'or, l'argent, le graphite et les fibres de carbone, cette liste n'étant pas limitative,
    • ladite cavité présente l'une au moins des caractéristiques suivantes :
      • elle a un volume suffisant pour retenir un volume d'échantillon de fluide dans la gamme de 0,1 picolitre à 1 µL, et en particulier de 1 à 50 nL,
      • elle a une profondeur de 5 µm à 200 µm,
      • le rapport profondeur de la cavité/diamètre de l'ouverture peut varier dans la gamme de 0,1 à 1,
      • la cavité peut avoir une section transversale circulaire ou polygonale,
      • la cavité peut présenter une forme sensiblement cylindrique ou conique, ou avoir une paroi cylindrique prolongée par un fond conique,
    • ledit dispositif peut comprendre ou non un élément amortisseur permettant d'atténuer les chocs susceptibles d'affecter ledit dispositif lorsque celui-ci entre en contact par sa partie d'extrémité avec un substrat solide afin d'y déposer ledit échantillon de fluide ; ledit élément amortisseur est par exemple un ressort,
    • ledit dispositif comporte une tige ; la tige peut être réalisée en un matériau capable de déformation élastique, et peut comporter au moins une partie en forme de S jouant le rôle d'élément amortisseur,
    • ledit dispositif comporte une tige apte à coulisser dans une autre pièce, notamment un cylindre agencé pour jouer le rôle d'élément amortisseur,
    • le caractère hydrophile de la zone hydrophile peut être apporté par un revêtement en un matériau hydrophile.
  • De préférence, la cavité pour recevoir l'échantillon de fluide débouche directement sur l'extérieur, sans l'intermédiaire d'un canal capillaire.
  • Ainsi, la cavité peut être vidée et nettoyée relativement facilement.
  • Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de l'invention comprend une tige munie, extérieurement ou intérieurement, du côté de la partie d'extrémité, d'un manchon ayant une partie dépassante qui se prolonge au-delà de l'extrémité de la tige. La cavité est constituée, dans ce cas, par la partie dépassante de la paroi interne du manchon et par la face d'extrémité de la tige. Le manchon est réalisé par exemple en un matériau hydrophobe. En particulier, la tige peut être réalisée en un matériau conducteur, et le manchon en un matériau isolant, et si l'on veut utiliser le dispositif comme électrode, ladite face d'extrémité de la tige peut être polie et/ou revêtue d'un métal peu réactif, par exemple platine ou or, pour obtenir une électrode plus stable.
  • Le manchon dépassant peut également être réalisé en un matériau conducteur. Dans ce cas, au moins l'extrémité de la partie dépassante est revêtue d'une couche de matériau hydrophobe, de préférence isolant électrique. Le revêtement hydrophobe peut s'étendre sur la paroi externe du manchon conducteur et éventuellement sur une partie de la paroi dépassante interne.
  • L'invention a également pour objet un procédé permettant notamment de prélever et transporter un échantillon de fluide à l'aide d'un dispositif tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes. Ce procédé, qui peut fonctionner sans l'aide de moyens fluidiques actifs, comprend les étapes consistant à :
    1. a) immerger la partie d'extrémité comportant ladite cavité dans un récipient contenant un fluide à prélever, puis l'en retirer, et
    2. b) mettre en contact ladite partie d'extrémité avec un substrat solide.
  • Selon des modes de réalisation particuliers :
    • on éloigne ensuite du substrat la partie d'extrémité, de façon à laisser en dépôt sur le substrat une goutte de l'échantillon fluide,
    • si désiré, on répète les étapes a) et b) autant de fois que nécessaire pour déposer une pluralité d'échantillons fluides, identiques ou différents, sur le substrat solide, de façon à former sur ledit substrat des dépôts selon un réseau matriciel. Lorsque les échantillons sont différents, une opération de rinçage-séchage sera nécessaire.
  • Ce procédé peut être utilisé notamment avec un échantillon de fluide qui contient des molécules ou des substances biologiques à déposer et/ou à immobiliser sur le substrat. Il peut également être utilisé pour transporter un fluide vers une autre solution fluide, pour réaliser une dilution par exemple.
  • Le procédé de l'invention permet en outre d'utiliser le dispositif de réception comme électrode. Pour cela, le dispositif comporte un corps réalisé en un matériau conducteur, et ladite partie d'extrémité est munie d'un revêtement ou d'un manchon isolant et hydrophobe qui, bien entendu, n'obture pas l'ouverture de la cavité. Le substrat est en un matériau conducteur ou contient une ou des zones conductrices et, après ladite étape de mise en contact, l'ensemble forme une cellule électrochimique comprenant au moins deux électrodes indépendantes. Une ou des électrodes supplémentaire(s) peu(ven)t être rajoutée(s) soit sur le dispositif, soit sur le substrat.
  • Le fluide peut comporter un électrolyte et éventuellement d'autres composés en suspension.
  • Le procédé peut comporter l'étape consistant à effectuer une analyse de type électrochimique de la solution ou suspension prélevée.
  • Le procédé peut comporter l'étape consistant à utiliser l'ensemble précité comme une cellule électrochimique et faire passer un courant électrique, ou simplement mesurer une différence de potentiel entre ladite partie d'extrémité et ledit substrat ou entre la partie d'extrémité et une zone conductrice du substrat, par l'intermédiaire de l'échantillon, contenant un électrolyte, qui est en contact à la fois avec le corps conducteur et avec le substrat. En utilisant un montage intensiostatique ou potentiostatique, on peut déterminer les caractéristiques de courant et de potentiel de l'échantillon de fluide prélevé à analyser ou du substrat, et cela sans modification notable de la composition de l'échantillon, car les concentrations des substances électroactives dissoutes ne sont pratiquement pas modifiées par les mesures effectuées.
  • En utilisant par exemple le dispositif de l'invention comme électrode de travail et le support conducteur, notamment une lame métallique, comme contre-électrode, la cavité du dispositif constitue une micro-cellule électrolytique permettant notamment d'étudier les réactions qui se produisent au niveau de l'électrode de travail. Un tel dispositif permet d'avoir toujours la même distance entre l'électrode de travail et la contre-électrode.
  • On peut également utiliser le procédé de l'invention pour effectuer l'immobilisation d'une ou plusieurs molécules ou substances biologiques sur le substrat conducteur selon une méthode électrochimique d'électrodéposition. Dans ce cas, le substrat constitue l'électrode de travail et l'extrémité du dispositif de réception sert de contre-électrode.
  • Un tel procédé d'électrodéposition peut être mis en oeuvre notamment lorsque le fluide contient un monomère électropolymérisable, par exemple par oxydation anodique. On fait alors passer le courant électrique entre le corps et le substrat en portant ledit substrat à un potentiel nécessaire à la formation de polymère. Ainsi, l'extrémité du dispositif de prélèvement, réalisée en matériau conducteur, joue le rôle de contre-électrode, de sorte que le monomère va se polymériser au contact du substrat conducteur, par oxydation anodique, et former un dépôt ponctuel encore appelé « spot » adhérent sur ledit substrat. Un tel procédé permet donc de réaliser des micro-spots de polymère, éventuellement disposés en réseau matriciel, sur une surface conductrice.
  • L'invention a encore pour objet un procédé pour former une cellule électrochimique, le procédé comportant les étapes suivantes :
    • fournir un dispositif de réception comportant une partie d'extrémité avec au moins une cavité débouchant par une ouverture sur l'extérieur, ladite cavité comprenant un fond, cette partie d'extrémité présentant une première zone hydrophobe électriquement isolante, adjacente à l'ouverture de la cavité, et une deuxième zone hydrophile électriquement conductrice, adjacente à la première et recouvrant au moins partiellement le fond de la cavité,
    • fournir une surface de réception, notamment un substrat, avec au moins une zone conductrice,
    • prélever un échantillon de fluide à l'aide du dispositif de réception,
    • amener la partie d'extrémité du dispositif de réception au contact de la zone conductrice de la surface de réception, la première zone hydrophobe étant agencée pour isoler électriquement la deuxième zone hydrophile conductrice de la zone conductrice de la surface de réception.
  • L'invention a encore pour objet un procédé comportant les étapes suivantes :
    • fournir un dispositif de réception comportant une partie d'extrémité avec au moins une cavité débouchant par une ouverture sur l'extérieur, ladite cavité comprenant un fond, cette partie d'extrémité présentant une première zone hydrophobe électriquement isolante, adjacente à l'ouverture de la cavité, et une deuxième zone hydrophile électriquement conductrice, adjacente à la première et recouvrant au moins partiellement le fond de la cavité,
    • fournir une surface de réception, notamment un substrat, avec au moins une zone conductrice,
    • prélever un échantillon de fluide à l'aide du dispositif de réception,
    • amener la partie d'extrémité du dispositif de réception au contact de la zone conductrice de la surface de réception, la première zone hydrophobe étant agencée pour isoler électriquement la deuxième zone hydrophile conductrice de la zone conductrice de la surface de réception,
    • établir un courant électrique entre la zone hydrophile du dispositif de réception et la zone conductrice du substrat ou mesurer un paramètre électrique, par exemple une différence de potentiel, entre la zone conductrice du dispositif de réception et la zone conductrice du support de réception.
  • Le procédé peut comporter l'étape suivante :
    • établir un courant électrique, notamment pulsé, entre la zone hydrophile du dispositif de réception et la zone conductrice du substrat afin de polymériser une substance contenue dans la cavité du dispositif de réception.
  • Le procédé peut, en variante, comporter les étapes suivantes :
    • mesurer un paramètre électrique, notamment une différence de potentiel, entre la zone conductrice du dispositif de réception et une surface conductrice, par exemple une tôle d'acier,
    • répéter l'étape précédente afin de réaliser pour la surface conductrice une cartographie relative à une caractéristique physique ou chimique, par exemple un état d'oxydation, à partir des mesures obtenues.
  • On va maintenant décrire de façon plus détaillée, à titre illustratif, des modes de réalisation particuliers de l'invention, en faisant référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • les figures 1 à 7 représentent, schématiquement et partiellement, des modes de réalisation particuliers de la partie d'extrémité du dispositif de l'invention,
    • les figures 8 et 9 représentent, schématiquement et partiellement, des modes de réalisation d'un dispositif de réception avec un amortisseur,
    • la figure 10 représente, schématiquement et partiellement, un support d'une contre-électrode conforme à l'invention,
    • les figures 11 et 12 représentent, schématiquement et partiellement, une électrode indicatrice conforme à deux exemples de mise en oeuvre de l'invention, et
    • les figures 13 à 15 illustrent un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention.
  • On a représenté sur la figure 1, de manière très schématique, un dispositif de réception 1 conforme à l'invention.
  • Le dispositif 1 comporte une tige 2 à une partie d'extrémité 2' de laquelle est ménagée une cavité de réception 3.
  • Dans l'exemple considéré, la cavité 3 présente une forme cylindrique d'axe X parallèle à la tige 2, avec une paroi interne 4 et un fond 5.
  • La tige 2 présente à son extrémité une tranche 6 recouverte d'un revêtement hydrophobpe 8.
  • Dans l'exemple considéré, la tige 2 est réalisée en un matériau conducteur présentant des propriétés hydrophiles, ce matériau conducteur pouvant être par exemple de l'or, du platine ou un acier inoxydable du type inox 316L.
  • La tranche 6 s'étend à la périphérie de l'ouverture 7 de la cavité 3.
  • Dans l'exemple de la figure 1, le revêtement 8 s'étend uniquement sur la tranche 6, sans déborder dans la cavité 3, ni sur la paroi externe 10 de la tige 2.
  • En variante, le revêtement 8 peut s'étendre, comme illustré sur la figure 2, vers l'intérieur de la cavité 3 en recouvrant la paroi interne 4 partiellement.
  • Ce revêtement 8 peut atteindre le fond 5 ou non.
  • Le revêtement 8 peut également s'étendre sur la paroi externe 10 de la tige 2.
  • Dans les exemples qui viennent d'être décrits, la cavité de réception 3 est réalisée dans un évidement de la tige elle-même.
  • On a représenté sur la figure 3 un dispositif de réception 15 conforme à un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, dans lequel la cavité de réception 16 est formée par un manchon 17 engagé à une extrémité d'une tige 18.
  • La cavité 16 présente un fond défini par la tranche 19 de la tige 18.
  • Le manchon 17 comporte une première partie 17a en prise sur la tige 18 et une deuxième partie 17b dépassant de la tranche 19.
  • Le manchon 17 est réalisé en matériau hydrophobe, étant par exemple constitué par une gaine thermorétractable en matière plastique.
  • Dans l'exemple de mise en oeuvre illustré à la figure 4, la tige 18' comporte un rétreint annulaire 20 sur lequel est engagé le manchon 17.
  • On a représenté sur la figure 5 un dispositif de réception se différenciant de celui décrit en référence à la figure 1, par le fait que l'extrémité de la tige 2' est au moins partiellement biseautée, étant par exemple semi-biseautée ou entièrement biseautée.
  • Dans l'exemple de mise en oeuvre illustré à la figure 6, le dispositif de réception 20 comporte une tige 21 à une extrémité de laquelle est fixé un insert métallique 22 comportant une cavité de réception 23.
  • L'insert 22 comporte une paroi externe cylindrique 24 recouverte d'un revêtement hydrophobe 25.
  • On a représenté sur la figure 7 un dispositif de réception 35 avec une tige métallique 36 présentant à une extrémité une tête 37, une partie de la tige 36 et cette tête 37 étant noyées dans un revêtement en matériau hydrophobe 38.
  • Ce revêtement 38 comporte au droit de la tête 37 une cavité 39 permettant de recevoir un échantillon de fluide.
  • On a représenté sur la figure 8 un dispositif 30 conforme à l'invention, comportant une tige métallique 31, laquelle présente une partie 32 repliée en S agencée pour définir une zone élastiquement déformable formant un amortisseur.
  • Cet amortisseur peut ainsi être réalisé de manière particulièrement simple et permet d'amortir des chocs suivant une direction perpendiculaire au plan du substrat 33. Dans l'exemple considéré, le substrat 33 comporte une lame d'or.
  • L'extrémité inférieure 34 de la tige 31 définit un dispositif de réception 20 décrit en référence à la figure 6.
  • Dans l'exemple de mise en oeuvre illustré à la figure 9, le dispositif de réception est solidaire d'une tige 41 présentant à une extrémité supérieure une tête 42 s'engageant dans un logement d'un support 40.
  • Cette tête 42 est rappelée dans sa position de repos par l'intermédiaire d'un ressort 43 distinct de la tige 41.
  • Ainsi, la tige 41 peut être dépourvue de partie repliée en S telle que celle décrite en référence à la figure 8.
  • Le ressort 43 peut être remplacé par tout autre élément de rappel élastique tel qu'une matière elastomérique, par exemple.
  • Ce support 40 peut être solidaire d'un bras manipulateur d'un automate permettant de déplacer la tige suivant des directions horizontales et verticales.
  • Un tel automate peut être agencé de manière à pouvoir actionner une pluralité de dispositifs de réception.
  • En utilisant un automate 3-axes, il est possible de déposer sur un substrat des gouttes selon un réseau matriciel.
  • Un mode d'utilisation typique consiste à amener le dispositif de réception au-dessus de la zone de prélèvement, et à déplacer verticalement la tige vers le bas jusqu'à ce que son extrémité plonge dans le fluide à transférer. Suivent un déplacement horizontal jusqu'à l'aplomb de la zone de dépôt sur un substrat, et une descente verticale jusqu'au contact du substrat et le dépôt par capillarité d'une microgoutte. Ensuite, le dispositif est remonté verticalement, puis déplacé jusqu'à une zone de nettoyage de l'extrémité, par exemple par jet d'eau, puis jet d'air pour le séchage. On peut ensuite répéter les opérations avec le même échantillon de fluide ou un autre échantillon de fluide.
  • Lorsque le revêtement ou manchon hydrophobe est réalisé en un matériau isolant, il est possible d'utiliser le dispositif de l'invention comme électrode, la cavité 23 jouant le rôle de micro-cellule électrochimique.
  • On va décrire plus en détails ci-après différentes applications de l'invention.
    • Exemple 1 : Réalisation de puces à protéines par dépôt électrochimique
  • Il s'agit de réaliser une puce comportant 60 plots de 6 molécules différentes, chacune immobilisée en 10 exemplaires ; chaque plot est disposé sur un quadrillage virtuel carré de 8*8 plots, avec un pas de 700 µm entre le centre de chaque plot et sur une surface totale de 5*5 mm2. Quatre zones ne seront pas fonctionnalisées avec des espèces biologiques, le substrat restera « nu ».
  • Les six molécules différentes sont des anticorps : un anticorps anti-hCG (Sigma), un anticorps mAb 11E12 anti-peptide (Sanofi Diagnostics Pasteur), un anticorps anti-HSA (Sigma), un anticorps anti-avidine (Sigma), un anticorps anti-IgG de lapin (Sigma), un anticorps anti-BSA (Sigma).
  • Le but final de l'expérience est d'observer les interactions en parallèle, en temps réel et sans marqueur de ces anticorps avec les molécules contre lesquelles elles sont dirigées, injectées successivement au contact de la puce, ceci par la technique d'imagerie par Résonance des Plasmons de Surface telle que celle décrite dans la demande WO 02/48689 . Toutes ces molécules sont préalablement couplées à des monomères de pyrrole sur leur liaison NH2d. Après cela, chaque protéine couplée à une ou des molécules de pyrrole, à une concentration de 10 µM dans un milieu réactionnel constitué de NaH2PO4 50 mM (Sigma) + NaCl 50 mM (Merck), à un pH de 6,8, est déposée au fond d'un des puits d'une microplaque ayant 96 puits à fond conique. Quelques microlitres de produits, typiquement inférieurs ou égaux à 5 µL, sont suffisants pour permettre de réaliser plusieurs dizaines de dépôts par espèce.
  • Les substrats utilisés dans cet exemple sont des substrats prismatiques, de base 12,5*25 mm2 et de hauteur 9 mm (en verre BK7 ou SF11), sur lesquels on a déposé une couche de chrome d'environ 20 Angströms qui sert de couche d'accrochage et une couche d'or d'environ 500 Angströms (dépôts effectués par évaporation sous vide). Ces types de substrats sont particulièrement adaptés à des mesures faites par Résonance des Plasmons de Surface.
  • On connecte ensuite la couche d'or à un potentiostat de type EGG 273 formant une sortie électrode de travail. En ce qui concerne la partie contre-électrode de cette cellule électrochimique, on procède comme suit :
    • on insère un dispositif de réception, par exemple le dispositif de réception 30 décrit en référence à la figure 8, dans un cylindre 50 en inox avec un évidement 51 recevant le dispositif 30, comme illustré à la figure 10,
    • la cavité 23 est de section circulaire, de diamètre interne de 250 µm ; le diamètre externe du manchon isolant 25 est de 450 µm et la profondeur de la cavité 23 est de 50 µm, ce qui correspond à un volume total de la cavité de 2,5 nL environ,
    • pour maintenir le dispositif 30 dans l'évidement 51, on utilise une vis de blocage en inox 52, qui permet également d'établir la connexion électrique entre la partie conductrice de la cavité 23 du dispositif 30 et la sortie contre-électrode, via un fil électrique 53,
    • le cylindre 50 peut être maintenu en position verticale soit dans un mandrin, soit être installé sur un bras manipulateur 54, représenté très schématiquement en pointillés sur la figure 10, par exemple d'un automate industriel de déplacement 3-axes, de dénomination GENESIS commercialisé par la société TECAN par exemple, grâce à un filetage réalisé sur la partie supérieure de ce cylindre; on note qu'une électrode de référence n'est pas utile dans ce cas présent, celle-ci étant directement connectée à la contre-électrode.
  • Le bras manipulateur 54 portant le cylindre 50 se place à la verticale du puits contenant les anticorps anti-hCG.
  • Le bras manipulateur 54 descend dans le puits de façon à ce que la cavité 23 du dispositif 30 plonge complètement dans la solution.
  • Un contact mécanique au fond du puits est possible et n'altère pas la fonctionnalité du dispositif. Une partie de la solution, soit quelques nL dans ce cas, pénètre dans la cavité par capillarité.
  • Le bras manipulateur 54 est relevé verticalement et est déplacé au-dessus de la zone de déposition sur le substrat prismatique doré, et plus particulièrement au-dessus d'une des zones prédéterminée de la matrice. Le bras manipulateur 54 descend ensuite jusqu'à l'obtention du contact mécanique entre le dispositif 30 et le substrat.
  • Le contact électrique, qui se fait entre le fond conducteur de la cavité 23 et le substrat par le biais du milieu réactionnel conducteur, ne nécessite pas nécessairement de contact mécanique du dispositif de réception 30 contre le substrat. Il est toutefois préférable de réaliser un tel contact mécanique.
  • Une fois le bras 54 immobilisé, on établit une différence de potentiel de +2,4 V pendant 250 ms entre la contre-électrode et l'électrode de travail grâce au potentiostat EGG 273. Il y a alors formation d'un fin film de polypyrrole sur le substrat par l'intermédiaire duquel les biomolécules, c'est-à-dire les anticorps anti-hCG, sont fixées sur le support prismatique recouvert d'or.
  • Le bras manipulateur 54 peut ensuite être relevé et ramené dans le puits précédent pour réaliser un nouveau prélèvement ; le rinçage et le séchage du dispositif ne sont pas indispensables dans ce cas puisque l'on prélève plusieurs fois le même produit.
  • Une fois les dix plots réalisés suivant le même procédé, le bras manipulateur 54 est déplacé à la verticale d'un puits de la microplaque rempli d'eau ultra-pure. Le bras 54 effectue alors trois allers-retours dans ce puits pour correctement rincer le dispositif 30, lequel peut indifféremment venir ou pas en contact avec le fonds du puits sans altération de sa fonctionnalité future. Ensuite, le bras manipulateur 54 est amené au contact d'un papier absorbant, par exemple d'un papier optique commercialisé par la société Kodak. Cette opération de séchage est réalisée trois fois, en trois endroits différents du papier absorbant.
  • Après cette phase de séchage, le bras manipulateur 54 est commandé en vue du prélèvement d'un deuxième anticorps, un anti-HSA par exemple, selon la séquence décrite ci-dessus, pour déposer par voie électrochimique les 10 plots. On procède ainsi pour les quatre autres espèces.
  • De la même façon, on peut déposer 96 plots d'espèces différentes, en effectuant une phase de nettoyage-rinçage-séchage à la fin de chaque électrodéposition.
    • Exemple 2 : Réalisation d'une puce 384 plots présentant des séquences d'ADN pertinentes pour l'étude de la mucoviscidose (dépôt par adsorption passive)
  • Dans cet exemple, les substrats sont des lames de microscope (75*25*1 mm3, commercialisées sous la dénomination ESCO par la société VWR international) sur lesquelles on dépose préalablement une couche de chrome de 20 Angströms environ et une couche d'or de 500 Angströms environ (dépôts réalisés par évaporation sous vide).
  • Cette lame est fonctionnalisée avec un revêtement qui favorise l'immobilisation de biomolécules par interactions électrostatiques. Il s'agit d'une monocouche d'acide 11-mercapto-undecanoïque (MUA) déposée sur l'or puis une monocouche de polyéthylène imine (PEI) (méthode décrite par Bassil et al., Sensors and Actuators B94 (2003) 313-324). Cette surface est alors mise en contact avec une solution d'extravidine (Sigma) à 0,2 g/L dans du PBS (Sigma) pendant 30 minutes avant d'être rincée à l'eau. L'extravidine se fixe alors sur le PEI grâce aux interactions électrostatiques.
  • Le substrat est placé dans la zone de travail d'un automate 3-axes, par exemple celui commercialisé sous la dénomination Q-Array de la société Genetix, qui possède déjà des emplacements prédéfinis pour des lames de microscope de ce format et également pour des microplaques standard avec un support comportant un dispositif amortisseur intégré, l'amortissement se faisant sous son propre poids, et dans lequel on insert le dispositif 40 décrit par exemple en référence à la figure 9.
  • Les dimensions du dispositif sont, dans ce cas, les suivantes : le diamètre interne de la cavité de réception d'échantillon est de 100 µm, sa profondeur de 50 µm et le diamètre du manchon externe isolant PTFE est de 300 µm.
  • Plusieurs séquences oligonucléotidiques (300 séquences différentes au total), fonctionnalisées avec une biotine en 5', sont placées séparément dans les puits d'une microplaque à 384 puits, dans un tampon PBS, en présence de 1,5 M de bétaïne pour éviter que les espèces ne sèchent trop rapidement sur la puce. La concentration des séquences est de 1 µM dans chacun des puits. Ces séquences ont été choisies de manière à déterminer avec certitude le type de mutation mis en cause dans la mucoviscidose. Chaque espèce est déposée en trois exemplaires répartis de manière aléatoire sur une matrice rectangulaire virtuelle composée de 16*64 points espacés de 400 µm (1024 points de mesure en tout).
  • Le bras qui porte le dispositif décrit précédemment fait plonger la tige dans un des puits de la microplaque. Le prélèvement de produit se fait par capillarité lorsque la tige est immergée dans le liquide contenant les oligonucléotides.
  • Ensuite le bras manipulateur 54 remonte et se positionne au-dessus d'un des points de la matrice. Le bras descend à la verticale et, lors du contact mécanique entre le substrat et le dispositif, ce dernier dépose sur le substrat une partie du volume prélevé sous la forme d'une microgoutte de volume de 1 à 2 nL environ.
  • Le bras 54 retourne ensuite au-dessus du même puits qu'auparavant, et réalise deux nouvelles fois le cycle précédent afin de réaliser deux autres plots de la même espèce biologique.
  • Une fois que les trois plots de chacune des espèces ont été spottés, le bras remonte encore et se place à la verticale d'une fontaine projetant de l'eau ultrapure sur la tige, pour évacuer le fluide encore présent dans la cavité ou sur la paroi extérieure du dispositif.
  • Par la suite, le bras amène le dispositif au-dessus d'un élément de séchage produisant par exemple un flux d'air chaud et sec et y reste quelques dizaines de secondes.
  • Le dispositif est alors prêt à aller prélever un nouveau produit dans un autre puits, jusqu'au prélèvement et au dépôt de tous les types de séquences oligonucléotidiques.
    • Exemple 3 : Techniques de fluorescence
  • On peut enfin réaliser l'analyse de la puce par des techniques de fluorescence. Le but est de comparer le profil d'expression d'un patient malade par rapport à un patient sain. Pour ce faire, on marque préalablement l'ADN d'un patient sain par un marqueur fluorescent (Cy3 par exemple, Sigma) et celui d'un patient malade par un autre marqueur fluorescent (Cy5 par exemple, Sigma). On mélange les sérums des deux patients et on met en contact ce mélange avec la puce fonctionnalisée. On laisse les produits en contact pendant 30 mn, à 37 °C. Ensuite, on rince la puce et on l'insère dans un lecteur de fluorescence, par exemple, le GenechipTM Scanner 3000. L'analyse de la fluorescence des deux marqueurs sur chacun des spots, correspondants aux différentes séquences d'oligonucléotides, permet alors de déterminer quels sont les génotypes sur-exprimés ou sous-exprimés chez le patient malade par rapport au patient sain.
    • Exemple 4 : Dépôt en parallèle
  • On peut mettre en oeuvre l'invention pour le dépôt en parallèle, avec ou sans électrochimie, avec 8 tiges qui viennent prélever dans une plaque 1536 puits vers 8 substrats différents (par exemple 8 tiges installées sur un automate de dénomination GENESIS commercialisé par la société TECAN).
    • Exemple 5: Utilisation du dispositif de réception comme électrode indicatrice ou électrode de travail
  • Dans les deux exemples suivants la tige est utilisée en tant qu'électrode de travail dans une micro-cellule électrochimique à deux électrodes. Ce type de dispositif permet par exemple de caractériser des molécules à l'état réduit ou oxydé ou d'étudier la synthèse de polymères par voie électrochimique.
    • Exemple 6 : Utilisation en mode galvanostatique
  • En utilisant une électrode de très petite superficie, de l'ordre du mm2, que l'on appelle électrode indicatrice, il est possible de déterminer des caractéristiques courant-potentiel tout en conservant le système pratiquement sans modification de composition, c'est-à-dire sans modifier substantiellement les concentrations des substances électroactives dissoutes au sein de l'électrolyte, malgré le passage du courant.
  • On réalise une électrode solide 60 illustrée sur la figure 11, en insérant une tige 61 en platine, or, argent, graphite ou inox de diamètre compris entre 0,5 mm et 2 mm dans une gaine isolante 62 en verre, en polyéthylène, ou en Téflon® isolant par exemple, et en dégageant la section droite de la tige pour la mise en contact avec la solution. On obtient ainsi une électrode de disque plan. L'extrémité de la tige en contact avec la.solution peut être polie avec, par exemple, de la pâte diamantée.
  • La cavité 63, à paroi continue, permet de créer une micro-cellule électrochimique remplie par capillarité de l'échantillon à analyser.
  • L'électrode de travail 60 formée par la tige 61 est connectée à la sortie d'une électrode de travail d'un potentiostat. Cette connexion peut se faire directement sur la tige ou sur une pièce métallique dans laquelle la tige vient s'emmancher, et conçue pour s'adapter sur un automate.
  • La contre-électrode 65 peut être une feuille de platine, une lame d'or, un support plastique recouvert d'ITO (oxyde d'indium et d'étain), ou une plaque de silicium, par exemple.
  • Le milieu réactionnel pourra être une solution ionique à base d'ions Li+,ClO4 - ou de PBS par exemple, contenant les espèces chimiques à analyser.
  • L'extrémité de l'électrode 60 est mise en contact avec la contre-électrode 61 et un courant de quelques dizaines de microampères est imposé. La tension est ensuite mesurée.
  • On peut de la même façon utiliser ce dispositif en mode potentiostatique.
  • Dans ce cas, on impose une tension entre les deux électrodes et l'on analyse le courant généré par cette tension.
  • Comme précédemment, on se sert de la tige comme électrode de travail, d'une lame d'or comme contre-électrode et de la cavité comme micro-cellule électrochimique. On étudie ensuite les réactions qui se produisent au niveau de l'électrode de travail constituée par la tige.
  • Ce dispositif permet d'avoir toujours la même distance entre l'électrode de travail et la contre-électrode.
  • Le manchon 62 peut être soit de nature isolante, soit conductrice et recouvert d'une couche 66 d'un matériau isolant 67, par exemple un Téflon® isolant rigide, comme illustré sur la figure 12.
    • Exemple 7 : Utilisation de la tige comme électrode auxiliaire (contre-électrode)
  • Dans cette configuration, la tige aura pour fonction de servir de contre-électrode et de micro-cellule. Cela permet de réaliser des micro-spots de polymère sur une surface métallique de quelques centaines de µm de diamètre.
  • La tige est en inox ou en inox recouvert d'un métal, comme par exemple du platine, de l'or, de l'argent. Le manchon est en inox recouvert ou non d'un métal pour sa partie interne et recouvert de Téflon® sur sa partie externe. Le manchon peut également être constitué d'un matériau isolant.
  • On impose une tension de 2 V environ, à l'aide d'un potentiostat ou d'un générateur de tension par exemple, entre la tige et la lame d'or qui sert, dans l'exemple considéré, d'électrode de travail.
  • La cavité est remplie d'une solution ionique contenant par exemple du pyrrole puis la tige vient en contact sur une lame de verre recouverte de chrome et d'or formant ainsi une micro-cellule électrochimique. Un potentiel est alors imposé entre les deux électrodes. Le courant et la charge de synthèse du polymère (polypyrrole) ainsi formé, sur la surface de la lame dorée, sont enregistrés. Plusieurs spots peuvent ainsi être réalisés sur une même surface.
  • Le système d'amortissement permet de ne pas endommager la tige ainsi que la lame d'or. La lame d'or est également protégée par la couche de Téflon® «mou» à l'extrémité de la tige.
  • Le fait de recouvrir l'intérieur de la cavité avec un métal tel que du platine peut permettre d'améliorer la synthèse électrochimique du polymère.
    • Exemple 8 : Synthèse de dépots
  • On utilise par exemple un dispositif de réception 70 comportant une tige 71 en inox 304L (qualité chirurgicale) et un manchon 72 en Téflon®, comme illustré sur les figures 13 et 14.
  • Le manchon 72 en Téflon® déborde en dessous de l'extrémité de la tige 71 de manière à définir une cavité 73.
  • Cette cavité 73 a par exemple un diamètre d'environ 260 µm et une profondeur d'environ 100 µm et permet de recevoir une solution à polymériser 74.
  • La tige 71 en inox sert de contre-électrode.
  • La solution à polymériser 74 est déposée sur un substrat 75 recouvert d'une couche d'or servant d'électrode de travail, comme illustré sur la figure 15.
  • La tige 71 et le substrat 75 sont reliés à un potentiostat 76.
  • La synthèse de dépôts est effectuée par la méthode d'électrospotting en appliquant un pulse électrique au travers de la tige 71.
  • Le manchon 72 en Téflon® permet d'isoler la contre-électrode de l'électrode de travail, la cavité 73 formant une cellule électrochimique dans laquelle le pulse électrique déclenche la polymérisation de la solution.
  • Le dispositif de réception 70 permet en outre de capturer une goutte d'environ 50 nl en plongeant celui-ci dans la solution à polymériser, et d'assurer son transport jusqu'au-dessus de l'électrode de travail.
  • La tige 71 est placée sur un bâti (non représenté) dans lequel elle peut coulisser verticalement sous l'action de son propre poids. Les déplacements sont assurés par des vérins motorisés pilotés par un automate.
  • Les conditions de l'électrospotting (potentiel, temps) sont optimisées pour obtenir des dépôts de pyrrole et d'ODN pyrrole. Lors de la polymérisation, on enregistre la charge délivrée par le potentiostat 76 sous forme d'un chronoampérogramme.
  • Une fois les dépôts faits, on réalise une hybridation avec un ODN complémentaire marqué afin de mettre en évidence les plots contenant des ODN. La détection est ici réalisée par un microscope à fluorescence équipé d'une caméra CCD noir et blanc pour l'acquisition des images. Les intensités de fluorescence sont exprimées en niveaux de gris.
    • Exemple 9: Procédé pour réaliser une cartographie redox d'une surface conductrice
  • Cet exemple concerne l'utilisation d'un dispositif de réception selon l'invention pour caractériser une surface métallique, telle qu'une tôle d'acier, et d'en réaliser une cartographie en deux dimensions de son état d'oxydation.
  • Le dispositif de réception utilisé ici est sensiblement le même que celui utilisé dans l'exemple précédent.
  • Une couche d'argent est ajoutée par réaction électrochimique à son extrémité hydrophile, c'est-à-dire sur le fond de la cavité.
  • L'électrolyte utilisé pour réaliser la mesure du potentiel résiduel entre l'électrode argentée et la tôle est par exemple du KCl 100mM. Le dispositif de réception et l'électrolyte sont déposés sur un premier point de la surface à cartographier, la valeur de la différence de potentiel entre la tôle et le dispositif de réception est enregistrée. Le dispositif de réception est ensuite rincé, séché et rempli à nouveau d'électrolyte puis déposé en un deuxième point de la surface à cartographier.
  • Ce procéder permet de détecter d'éventuels points d'oxydation de l'acier. Les différents traitements de la tôle peuvent donc être facilement étudiés et comparés.

Claims (34)

  1. Dispositif de réception (1 ; 15 ; 20 ; 30 ; 35 ; 60) d'un échantillon de fluide, agencé pour former une électrode, notamment une contre-électrode ou une électrode de travail, dans une cellule électrochimique, le dispositif comportant une partie d'extrémité avec au moins une cavité (3 ; 16 ; 23 ; 39 ; 63) débouchant par une ouverture sur l'extérieur, ladite cavité comprenant un fond, ladite partie d'extrémité présentant une première zone hydrophobe (8 ; 17b ; 25 ; 38 ; 62 ; 67) isolante électriquement, adjacente à l'ouverture de la cavité, caractérisé par le fait que ladite partie d'extrémité présente une deuxième zone hydrophile (4 ; 5 ; 19 ; 22 ; 37 ; 61 ; 66) électriquement conductrice, adjacente à la première et recouvrant au moins partiellement le fond de la cavité de sorte que lorsque ladite partie d'extrémité plonge dans ledit fluide puis en ressort, ladite cavité retient par capillarité une partie dudit fluide, et par le fait que le rapport profondeur de la cavité/diamètre de l'ouverture peut varier dans la gamme de 0,01 à 1.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le caractère hydrophobe est apporté par un revêtement hydrophobe, ledit revêtement hydrophobe étant notamment déposé sur ladite partie d'extrémité, au moins à la périphérie de ladite couverture.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la zone hydrophobe s'étend dans la cavité, éventuellement jusqu'au fond de celle-ci, sans recouvrir le fond complètement, et/ou s'étend sur une paroi externe (10) du dispositif.
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la zone hydrophile est réalisée en un matériau électriquement conducteur, métallique ou non métallique.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la partie d'extrémité comporte un corps, lequel est réalisé en un matériau conducteur de l'électricité et/ou est revêtu d'un revêtement d'un matériau conducteur de l'électricité, la cavité étant formée au moins partiellement par ce corps.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel le matériau électriquement conducteur est choisi parmi l'acier, le titane, le platine, l'or, l'argent, le graphite et les fibres de carbone.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la cavité présente l'un au moins des caractères suivants :
    - ladite cavité a un volume suffisant pour retenir un volume d'échantillon de fluide dans la gamme de 0,1 picolitre à 1 µL, et en particulier de 1 à 50 nL,
    - ladite cavité a une profondeur de 5 à 200 µm,
    - le rapport profondeur de la cavité/diamètre de l'ouverture peut varier dans la gamme de 0,1 à 1,
    - la cavité peut avoir une section transversale circulaire ou polygonale,
    - la cavité peut présenter une forme sensiblement cylindrique ou conique, ou avoir une paroi cylindrique prolongée par un fond conique.
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit dispositif comprend une tige munie, du côté de la partie d'extrémité, d'un manchon ayant une partie dépassante qui se prolonge au-delà de l'extrémité de la tige.
  9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit manchon est réalisé en un matériau hydrophobe.
  10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit manchon est réalisé en un matériau conducteur, et au moins l'extrémité de la partie dépassante est revêtue d'une couche de matériau hydrophobe, de préférence isolant électrique.
  11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un élément amortisseur permettant d'atténuer les chocs susceptibles d'affecter ledit dispositif lorsque celui-ci entre en contact par sa partie d'extrémité avec une zone de dépôt sur un substrat solide.
  12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que ledit élément amortisseur est un ressort.
  13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif comporte une tige.
  14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que ladite tige est réalisée en un matériau capable de déformation élastique.
  15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé par le fait que ladite tige comporte au moins une partie en forme de S jouant le rôle d'élément amortisseur.
  16. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que ladite tige coulisse dans une autre pièce afin d'amortir le contact avec le substrat.
  17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 16, la tige étant conformée pour autoriser une connexion directe ou par l'intermédiaire d'une pièce métallique conçue pour s'adapter sur un automate et dans laquelle la tige vient s'emmancher.
  18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, la deuxième zone pouvant être connectée électriquement dans une région à distance de ladite partie d'extrémité.
  19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, la deuxième zone pouvant être connectée dans une région du dispositif opposée à ladite partie d'extrémité.
  20. Cellule électrochimique comportant un dispositif de réception (1 ; 15 ; 20 ; 30 ; 35 ; 60) d'un échantillon de fluide, agencé pour former une électrode, notamment une contre-électrode ou une électrode de travail, dans une cellule électrochimique, le dispositif comportant une partie d'extrémité avec au moins une cavité (3 ; 16 ; 23 ; 39 ; 63) débouchant par une ouverture sur l'extérieur, ladite cavité comprenant un fond, caractérisé par le fait que ladite partie d'extrémité présente une première zone hydrophobe (8 ; 17b ; 25 ; 38 ; 62 ; 67) isolante électriquement, adjacente à l'ouverture de la cavité, et une deuxième zone hydrophile (4 ; 5 ; 19 ; 22 ; 37; 61 ; 66) électriquement conductrice, adjacente à la première et recouvrant au moins partiellement le fond de la cavité de sorte que lorsque ladite partie d'extrémité plonge dans ledit fluide puis en ressort, ladite cavité retient par capillarité une partie dudit fluide, et par le fait que le rapport profondeur de la cavité/diamètre de l'ouverture peut varier dans la gamme de 0,01 à 1.
  21. Cellule électrochimique selon la revendication précédente comportant un dispositif de réception selon l'une quelconque des revendications 1 à 19.
  22. Procédé pour prélever et transporter un échantillon de fluide à l'aide d'un dispositif tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes consistant à :
    a) immerger la partie d'extrémité comportant ladite cavité dans un récipient contenant un fluide à prélever, puis l'en retirer, et
    b) mettre en contact ladite partie d'extrémité avec un substrat solide.
  23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé par le fait que l'on éloigne ensuite du substrat la partie d'extrémité, de façon à laisser en dépôt sur le substrat une goutte d'échantillon fluide.
  24. Procédé selon la revendication 22 ou 23, dans lequel on répète les étapes a) et b) autant de fois que nécessaire pour déposer une pluralité d'échantillons fluides, identiques ou différents, sur le substrat solide, de façon à former sur ledit substrat des dépôts selon un réseau matriciel.
  25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 22 à 24, caractérisé par le fait que l'échantillon de fluide contient des molécules ou des substances biologiques à déposer sur le substrat.
  26. Procédé selon l'une quelconque des revendications 22 à 25, caractérisé par le fait que ledit fluide contient un électrolyte et éventuellement d'autres composés en suspension.
  27. Procédé selon la revendication 26, caractérisé par le fait que l'on effectue une analyse de type électrochimique de la solution ou suspension prélevée.
  28. Procédé selon la revendication 26, caractérisé par le fait que l'on effectue une mesure de potentiel entre ladite partie d'extrémité et ledit substrat par l'intermédiaire de l'échantillon.
  29. Procédé selon la revendication 26, caractérisé par le fait que le dispositif comporte un corps réalisé en un matériau conducteur, et ladite partie d'extrémité est munie d'un revêtement isolant, et ledit substrat est en un matériau conducteur, et dans lequel, après l'étape b), on fait passer un courant électrique entre ladite partie d'extrémité et ledit substrat, par l'intermédiaire de l'échantillon fluide.
  30. Procédé selon la revendication 27, caractérisé par le fait que ledit fluide contient un monomère électropolymérisable par oxydation, et l'on fait passer le courant électrique entre ledit corps et le substrat en portant ledit substrat à un potentiel nécessaire à la formation de polymère.
  31. Procédé pour former une cellule électrochimique, le procédé comportant les étapes suivantes :
    - fournir un dispositif de réception comportant une partie d'extrémité avec au moins une cavité débouchant par une ouverture sur l'extérieur, ladite cavité comprenant un fond, cette partie d'extrémité présentant une première zone hydrophobe électriquement isolante, adjacente à l'ouverture de la cavité, et une deuxième zone hydrophile électriquement conductrice, adjacente à la première et recouvrant au moins partiellement le fond de la cavité,
    - fournir une surface de réception, notamment un substrat, avec au moins une zone conductrice,
    - prélever un échantillon de fluide à l'aide du dispositif de réception,
    - amener la partie d'extrémité du dispositif de réception au contact de la zone conductrice de la surface de réception, la première zone hydrophobe étant agencée pour isoler électriquement la deuxième zone hydrophile conductrice de la zone conductrice de la surface de réception.
  32. Procédé selon la revendication précédente, selon lequel, après avoir amené la partie d'extrémité du dispositif de réception au contact de la zone conductrice de la surface de réception, on établit un courant électrique entre la zone hydrophile du dispositif de réception et la zone conductrice du substrat ou on mesure un paramètre électrique, par exemple une différence de potentiel, entre la zone conductrice du dispositif de réception et la zone conductrice du substrat.
  33. Procédé selon la revendication 30, comportant l'étape suivante :
    - établir un courant électrique, notamment pulsé, entre la zone hydrophile du dispositif de réception et la zone conductrice du substrat afin de polymériser une substance contenue dans la cavité du dispositif de réception.
  34. Procédé selon la revendication 30, comportant les étapes suivantes :
    - mesurer un paramètre électrique, notamment une différence de potentiel, entre la zone conductrice du dispositif de réception et une surface conductrice, par exemple une tôle d'acier,
    - répéter l'étape précédente afin de réaliser pour la surface conductrice une cartographie relative à une caractéristique physique ou chimique, par exemple un état d'oxydation, à partir des mesures obtenues.
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