WO2017017022A1 - Dispositif pour la fabrication d'un substrat fonctionnalise pour la detection d'au moins un parametre d'un environnement donne - Google Patents

Dispositif pour la fabrication d'un substrat fonctionnalise pour la detection d'au moins un parametre d'un environnement donne Download PDF

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WO2017017022A1
WO2017017022A1 PCT/EP2016/067564 EP2016067564W WO2017017022A1 WO 2017017022 A1 WO2017017022 A1 WO 2017017022A1 EP 2016067564 W EP2016067564 W EP 2016067564W WO 2017017022 A1 WO2017017022 A1 WO 2017017022A1
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group
compartment
substrate
molecule
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PCT/EP2016/067564
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Inventor
Sébastien RUFFINATTO
Philippe Bergonzo
Hugues Girard
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals

Definitions

  • the present invention relates to a device for the production of a functionalized diamond substrate for the detection of at least one parameter of a given environment, which parameter of the environment may be, for example, chemical or biological species to detect in a given environment.
  • This device therefore finds application in the field of the detection of at least one environmental parameter or, more specifically, of the qualitative or quantitative analysis of such a parameter and in a wide variety of sectors, such as:
  • the medical sector in particular, for the analysis of biological fluids, such as blood and urine, with a view to establishing a diagnosis
  • the user who needs to detect a parameter of an environment can also directly design the functionalized substrate intended to enable this detection, provided that he has, however, the necessary experience or know-how, because the steps of functionalizing a substrate can be complex, especially when it comes to modify the physicochemical character ⁇ a base substrate (for example, its polarity, its hydrophilicity or hydrophobicity) in order to to improve the affinity of the substrate for the target species, which one wishes to detect.
  • a base substrate for example, its polarity, its hydrophilicity or hydrophobicity
  • the authors of the present invention set themselves the objective of developing a device for manufacturing a functionalized diamond substrate for the detection of a parameter of an environment, which can be adapted for direct on-site use (ie without the need to move to a specific analytical laboratory, for example, in the factory or outside) and when the need for detection is needed, this device can be used, for example, by a non-specialist in the field of detection.
  • the present invention relates to a device for manufacturing a functionalized diamond substrate for detecting at least one parameter of an environment comprising a chamber divided into at least two compartments, said first and second compartments, which are distinct but contiguous and separated from each other by a membrane intended to be open for bringing said at least two compartments into contact, the first compartment comprising a diamond substrate to be functionalized and the second compartment comprising at least one functionalizing molecule of said substrate and detection of said environment parameter.
  • a user wishing to proceed with the detection of one or more given parameters of a given environment may, by simple opening of the membrane, bring into contact with said at least two aforementioned compartments, this contact being concretized by a functionalization of the diamond substrate for the detection of at least one parameter of an environment, this functionalization consisting in the reaction of the diamond substrate to be functionalized with the functionalization molecule, the product resulting from this reaction thus being the functionalized diamond substrate ready to be used for the detection of the parameter (s).
  • this device can make it possible to make a diamond substrate functional in a few minutes simply by bringing it into contact with the contents of the second compartment.
  • This functionalization can be carried out on site without any particular restriction concerning the operating parameters (for example, the temperature).
  • molecule of functionalization and detection of the parameter of the environment is meant, conventionally, in what precedes and what follows, a molecule comprising both, at least one group capable of functionalizing said diamond substrate and at least one group capable of allowing the detection of the parameter of the environment.
  • This molecule can also be described as a probe molecule, in that it is able to capture the presence of the parameter or parameters of the environment, which it is desired to detect.
  • group capable of enabling the detection of the parameter of the environment is meant a group capable of being modified in the presence of said parameter of the environment, this modification possibly being when the parameter of the environment is a chemical compound or a species biological, in a chemical reaction between this group and one of the groups of the chemical compound or the biological species to be detected, this chemical reaction may be, for example, a formation reaction of a covalent bond.
  • Functionalization is understood to mean a chemical grafting, preferably covalently, of the aforementioned functionalization molecule to the surface of the diamond substrate.
  • it is an immobilization of the aforementioned molecule (s) on the surface of the diamond substrate by means of a covalent chemical bond, thanks to the presence on this or these molecules of at least a group capable of grafting chemically to the surface of the substrate, which implies, of course, that said substrate has, on its surface, groups capable of react with the aforementioned molecule (s) to form the covalent bond.
  • a chemical entity forming part of the environment that it is desired to detect, this environment possibly being ambient air, a chemical or biological fluid (for example, a blood sample, a urine sample) and this entity can be a chemical compound, a biological species, such as an enzyme, an antibody.
  • a chemical or biological fluid for example, a blood sample, a urine sample
  • this entity can be a chemical compound, a biological species, such as an enzyme, an antibody.
  • the first compartment comprises a diamond substrate to be functionalized.
  • the diamond has a stable surface state, which makes it particularly suitable for storage in a device intended to be used later, all the more so if the first compartment is under a controlled atmosphere (for example, an atmosphere inert as an atmosphere consisting of nitrogen);
  • a controlled atmosphere for example, an atmosphere inert as an atmosphere consisting of nitrogen
  • the diamond since it consists of carbon, some of which may be hydrogenated, the diamond lends itself to a broad spectrum of functionalization
  • the intrinsic stability of the diamond allows, after functionalization by the functionalization molecule (s), a long-term preservation of the thus functionalized substrate (provided, of course, that the functionalization molecule is stable in the long term).
  • the diamond substrate to be functionalized can take various forms, such as spherical particles (for example, whose particle diameter is nanometric, micrometric or millimetric), faceted particles or platelets. It may also be deposited on another substrate, for example in the form of thin layers, in particular to form a chip.
  • the diamond substrate may also be monocrystalline or polycrystalline (in which case the crystal grains may be microcrystalline or nanocrystalline grains).
  • the diamond substrate may also be a porous substrate.
  • the diamond substrate especially when it is in the form of a film, may comprise, on its surface, patterns, and more specifically patterns forming reliefs on the surface of the substrate, these patterns being able, for example, , be obtained by lithography techniques, etching techniques, contact printing techniques (the latter being known in the English terminology "contact printing").
  • the diamond substrate present in the first compartment, is intended to be functionalized by contact with the molecule or molecules present in the second compartment, the functionalization occurring by reaction between said molecule (s) and the substrate surface, which implies that the substrate and the or said molecules must each comprise groups capable of reacting together.
  • the substrate of the first compartment comprises groups capable, during a chemical reaction, of reacting with a group of the aforementioned molecule (s) to form a link covalently
  • a reaction can be any chemical reactions contributing to the formation of such a bond, such as coupling reactions (for example, coupling reactions between an amine group and a carboxylic group and its derivatives), reactions of substitution (for example, nucleophilic substitution reactions), addition reactions (for example, nucleophilic addition reactions).
  • the diamond substrate may comprise, as reactive group, a group selected from the following groups:
  • groups belonging to the category of leaving groups which may be involved in nucleophilic substitution reactions, such groups possibly being, for example, halogen atoms (such as iodine, bromine), a nonaflate group; of formula -SO 3 - (CF 2 ) 3-CF 3 , a triflate group of formula CF 3 -SO 3 -, a tosylate group of formula CH 3 - Phenyl -SO 3 - (with the groups CH 3 and SO 3 being in para position), a mesylate group of formula CH 3 -SO 3 -, a fluorosulfonate group of formula F-SO 3 -, an oxonium group (such as a group -O3 ⁇ 4 + , -ORH + with R being, for example, an alkyl group), a diazonium group or a optionally substituted ammonium group (such as tetraalkylammonium groups);
  • halogen atoms such as iodine, bro
  • hydrocarbon groups such as the groups CH, CH 2 , CH 3 ), in which case the hydrogenated diamond can be described, such groups being capable of reacting with a functionalization molecule comprising, for example, a leaving group of the category of those listed above;
  • ester groups optionally activated by a leaving group, that is to say that the ester group is converted into a group of formula -CO-R ', R' being a leaving group, this group possibly being, for example, a group derived from the coupling between the ester group and dicyclohexyldiimide (DCC), these ester groups being capable of reacting in amidation reactions with amino groups, which would be present in the functionalization molecule;
  • a leaving group that is to say that the ester group is converted into a group of formula -CO-R ', R' being a leaving group, this group possibly being, for example, a group derived from the coupling between the ester group and dicyclohexyldiimide (DCC), these ester groups being capable of reacting in amidation reactions with amino groups, which would be present in the functionalization molecule;
  • DCC dicyclohexyldiimide
  • carboxylic acid groups these groups being capable of reacting in esterification reactions with hydroxyl groups, which would be present in this case in the functionalization molecule;
  • acyl halide groups such as acyl chlorides, these groups being capable of reacting in esterification reactions with hydroxyl groups, which would be present in this case in the functionalization molecule; acid anhydride groups, these groups being capable of reacting in esterification reactions with hydroxyl groups, which would be present in this case in the functionalization molecule;
  • groups capable of participating in nucleophilic addition reactions such as hydrazone formation reactions, such groups being able to be chosen from:
  • ketone and aldehyde groups these groups being capable of reacting with nucleophilic groups, which would be present in the functionalization molecule, such nucleophilic groups which may be, for example, hydrazine groups or amino groups;
  • nucleophilic groups such as, for example, hydrazine groups, amine groups, capable of reacting with ketone or aldehyde groups, which would be present in the functionalization molecule.
  • the diamond substrate prior to its introduction, into the first compartment may be subjected to a treatment.
  • a treatment specific for introducing groups such as those mentioned above, such treatment may be a surface treatment, such as those listed below:
  • a plasma treatment such as a plasma torch treatment, a reactive ionic etching treatment (also known under the terminology of RIE treatment for “reactive ion etching”), a microwave induced plasma treatment (also known as MIP treatment terminology for "Microwave induced plasma”), associated with a suitable gas (such as H 2 , O 2 , NH 3 , Cl 2 , F 2 , Ar, N 2 ) with, optionally, an atmosphere control or under vacuum;
  • a suitable gas such as H 2 , O 2 , NH 3 , Cl 2 , F 2 , Ar, N 2
  • an oxidizing chemical treatment or a chemical reducing treatment according to the groups that one wishes to create on the diamond substrate.
  • the diamond substrate may further comprise on its surface, one or more specific zones able to be functionalized by said one or more functionalization molecules, while other zones remain non-functionalizable by said molecule or molecules, which allows, in the end, to obtain a functionalized substrate only at these specific areas.
  • This type of substrate can be described as a patterned substrate (which corresponds to the Anglo-Saxon terminology "patterned substrate").
  • a substrate of this type may be a substrate comprising hydrogenated local zones (ie zones comprising -CH, -CH 2 - or -CH 3 groups ) distributed at the level of an oxidized zone (or Conversely), the hydrogenated local zones constituting the functionalizable zones, for example, by biological molecules, such as peptides, in order to constitute, after functionalization, biochips.
  • hydrogenated local zones ie zones comprising -CH, -CH 2 - or -CH 3 groups
  • the hydrogenated local zones constituting the functionalizable zones, for example, by biological molecules, such as peptides, in order to constitute, after functionalization, biochips.
  • this functionalization molecule may belong to the category of organic compounds.
  • This molecule comprises, conventionally, at least one group capable of reacting with the substrate to form a covalent bond by any type of chemical reactions capable of generating this type of bond.
  • the functionalization molecule may comprise, as reactive group, a group chosen from the following groups:
  • groups belonging to the category of leaving groups which may be involved in nucleophilic substitution reactions, such groups possibly being, for example, halogen atoms (such as iodine, bromine), a nonaflate group; of formula -SO 3 - (CF 2 ) 3-CF 3 , a triflate group of formula CF 3 -SO 3 -, a tosylate group of formula CH 3 - Phenyl -SO 3 - (with the groups CH 3 and SO 3 being in para position), a mesylate group of formula CH 3 -SO 3 -, a fluorosulfonate group of formula F-SO 3 -, an oxonium group (such as a group -O3 ⁇ 4 + , -ORH + with R being, for example, an alkyl group), an optionally substituted diazonium group or an ammonium group (such as tetraalkylammonium groups), these compounds being capable of reacting with a hydrogenated diamond substrate, namely,
  • hydrocarbon groups such as CH, CH 2 , CH 3 groups ), such groups being capable of reacting with a substrate comprising, on its surface, a group starting from the category of those listed above;
  • ester groups optionally activated by a leaving group, that is to say that the ester group is converted into a group of formula -CO-R ', R' being a leaving group, this group possibly being, for example, a group derived from the coupling between the ester group and dicyclohexyldiimide (DCC), these ester groups being capable of reacting in amidation reactions with amino groups, which would be present in this case on the diamond substrate;
  • a leaving group that is to say that the ester group is converted into a group of formula -CO-R ', R' being a leaving group, this group possibly being, for example, a group derived from the coupling between the ester group and dicyclohexyldiimide (DCC), these ester groups being capable of reacting in amidation reactions with amino groups, which would be present in this case on the diamond substrate;
  • DCC dicyclohexyldiimide
  • carboxylic acid groups these groups being capable of reacting in esterification reactions with hydroxyl groups, which would be present in this case on the diamond substrate;
  • acyl halide groups such as acyl chlorides, these groups being capable of reacting in esterification reactions with hydroxyl groups, which would be present in this case on the diamond substrate; acid anhydride groups, these groups being capable of reacting in esterification reactions with hydroxyl groups, which would be present in this case on the diamond substrate;
  • groups capable of participating in nucleophilic addition reactions such as hydrazone formation reactions, such groups being able to be chosen from:
  • ketone and aldehyde groups these groups being capable of reacting with nucleophilic groups, which would be present on the diamond substrate, such nucleophilic groups possibly being, for example, hydrazine groups, amino groups;
  • nucleophilic groups such as, for example, hydrazine groups, amine groups, capable of reacting with ketone or aldehyde groups, which would be present on the diamond substrate;
  • the functionalization molecule can belong to the category of biomolecules or analogs, such as amino acids, oligopeptides, proteins (eg, antibodies, integrins, immunoglobulins), oligonucleotides, DNAs, RNAs, nucleic acid peptides (known as the abbreviation PNA) whereby the substrate thus functionalized with functionalization molecules can thus constitute a device of the biochip type for immunobiological analyzes, a device of the protein or DNA microarray type.
  • biomolecules or analogs such as amino acids, oligopeptides, proteins (eg, antibodies, integrins, immunoglobulins), oligonucleotides, DNAs, RNAs, nucleic acid peptides (known as the abbreviation PNA) whereby the substrate thus functionalized with functionalization molecules can thus constitute a device of the biochip type for immunobiological analyzes, a device of the protein or DNA microarray type.
  • At least one of the compartments advantageously comprises a liquid medium, in addition to the substrate to be functionalized in the first compartment and the functionalization molecule or molecules in the second compartment.
  • This liquid medium may comprise water and / or an organic solvent, especially in the first compartment and in the second compartment, which may contribute to the stability of the substrate or of the functionalization molecule or molecules.
  • the second compartment may comprise other adjuvants necessary for the functionalization reaction, for example, catalysts, bases, acids or adjuvants, such as buffer solutions, a physiological medium, a culture medium.
  • adjuvants necessary for the functionalization reaction for example, catalysts, bases, acids or adjuvants, such as buffer solutions, a physiological medium, a culture medium.
  • the liquid medium as well as any adjuvants may be included in a third compartment, which would be contiguous with the first compartment and / or the second compartment and separate thereof by a membrane, which is intended to be open to allow contact of the liquid medium and any adjuvants with the appropriate compartment when using the device.
  • At least one of the first and / or second compartments may comprise an inert atmosphere, such as an inert gas atmosphere, such as nitrogen, argon, which atmosphere may contribute to the preservation of the atmosphere. integrity of the contents of the first and / or second compartments for several years.
  • an inert atmosphere such as an inert gas atmosphere, such as nitrogen, argon, which atmosphere may contribute to the preservation of the atmosphere. integrity of the contents of the first and / or second compartments for several years.
  • the first compartment and the second compartment are contiguous with each other but separated by a membrane, so as to physically separate the contents of these two compartments.
  • This membrane may be, for example, a membrane made of a polymeric material.
  • This membrane is intended to be open for bringing said at least two compartments into contact, this opening being able, for example, to be concretized by a total or partial shrinkage of the membrane or by a total or partial destruction of the membrane.
  • this membrane can be either removable, that is to say it can be partially or completely removed, when it is desired to contact the contents of the two compartments or can be destroyed, in whole or in part, for example, by drilling, so as to allow contacting the contents of said at least two compartments.
  • the membrane when the membrane is open, the functionalization molecule (s) is (are) brought into contact with the diamond substrate, the resulting mixture can be maintained in an inert atmosphere or in air depending on the functionalization that we wish to obtain. The resulting mixture may also be subjected to continuous or discontinuous agitation.
  • the substrate is separated from the mixture and optionally rinsed with water or an organic solvent identical to that used in the first compartment and / or the second compartment.
  • the substrate may be subjected to a drying step, if the functionalization molecule attached to the substrate allows it.
  • the thus functionalized substrate can be directly used for the application for which it was designed.
  • FIG. 1 illustrates a device according to the invention and described in example 1.
  • This example illustrates the preparation of a device according to the invention as well as its use, this device comprising:
  • a first compartment comprising a diamond substrate
  • a second compartment comprising a functionalization molecule, which is avidin, which is capable of capturing the presence of biotin, the device (referenced 1) being represented in FIG. 1 in the appendix, in which:
  • reference 3 designates the first compartment
  • reference 5 denotes the second compartment
  • the reference 7 designates the membrane separating the first compartment from the second compartment.
  • the first compartment comprises a solution comprising a nanocrystalline hydrogenated diamond film.
  • the second compartment comprises, more specifically, a solution comprising a phosphate buffer and 0.1 mg of avidin.
  • the membrane is opened to allow the contents of the first compartment and the second compartment to mix for a period of 15 minutes.
  • the nanocrystalline diamond film is separated and rinsed by simply soaking in phosphate buffered saline (known as PBS). Then the film thus obtained is kept for 6 months in air.
  • PBS phosphate buffered saline
  • the mixture is stirred and left in contact for 15 minutes.
  • the particles are then rinsed three times with ultrapure water to remove excess biotin.
  • This example illustrates the preparation of a device according to the invention as well as its use, this device comprising:
  • a first compartment comprising a diamond substrate
  • a second compartment comprising a functionalization molecule, which is an anti Escherichia coli IgG antibody.
  • the first compartment comprises a solution comprising spherical hydrogenated diamond particles having an average diameter of a few micrometers at a rate of 5 mg / ml in water.
  • the membrane is opened to allow the contents of the first compartment and the second compartment to mix, the ratio of the volume of the contents of the first compartment to that of the second compartment being 1 to 10, the antibody thus being in excess.
  • the particles were then tested to verify the effectiveness of their functionalization by the aforementioned antibody.

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Abstract

L'invention a trait à un dispositif (1) de fabrication d'un substrat fonctionnalisé pour la détection d'au moins un paramètre d'un environnement comprenant une enceinte divisée en au moins deux compartiments, dits premier et deuxième compartiments, distincts mais contigus et séparés l'un de l'autre par une membrane (7), le premier compartiment (3) comprenant un substrat en diamant à fonctionnaliser et le deuxième compartiment (5)comprenant au moins une molécule de fonctionnalisation dudit substrat et de détection dudit paramètre de l'environnement.

Description

DISPOSITIF POUR LA FABRICATION D'UN SUBSTRAT FONCTIONNALISE POUR LA DETECTION D'AU MOINS UN
PARAMETRE D'UN ENVIRONNEMENT DONNE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention a trait à un dispositif pour la fabrication d'un substrat en diamant fonctionnalisé pour la détection d'au moins un paramètre d'un environnement donné, lequel paramètre de l'environnement peut être, par exemple, des espèces chimiques ou biologiques à détecter dans un environnement donné.
Ce dispositif trouve donc application dans le domaine de la détection d'au moins un paramètre environnemental ou, encore, plus spécifiquement de l'analyse qualitative ou quantitative d'un tel paramètre et ce dans des secteurs très variés, tels que :
-le secteur médical, en particulier, pour l'analyse des fluides biologiques, comme le sang, les urines en vue d'établir un diagnostic ;
-le secteur de l' agroalimentaire, en particulier, pour l'analyse et le contrôle qualité des produits alimentaires commercialisés à grande échelle ;
-le secteur de l'eau, en particulier, pour l'analyse et le contrôle de l'eau destinée à un usage domestique ;
-le secteur de la recherche et du développement en chimie, en biochimie ou en pharmacologie . A l'heure actuelle, la détection et l'analyse de tels paramètres sont réalisées classiquement en laboratoire par un personnel qualifié, qui met en œuvre des procédures standardisées avec toutefois pour inconvénients :
-des durées d'analyse longue justifiées par la nécessité de se déplacer dans le laboratoire concerné ; et
-a fortiori, une absence de réactivité.
En variante, l'utilisateur ayant besoin de détecter un paramètre d'un environnement peut également concevoir directement le substrat fonctionnalisé destiné à permettre cette détection, sous réserve qu' il dispose, toutefois, de l'expérience ou du savoir-faire nécessaires, car les étapes de fonctionnalisation d'un substrat peuvent s'avérer complexes, notamment lorsqu'il s'agit de modifier les caractères physico¬ chimiques d'un substrat de base (par exemple, sa polarité, son caractère hydrophile ou hydrophobe) en vue d'améliorer l'affinité du substrat pour l'espèce cible, que l'on souhaite détecter. Dans ce cas de figure, l'expérience et le savoir-faire se justifient aussi, lorsqu'il s'agit de réaliser l'étape de fonctionnalisation très peu de temps avant l'expérimentation, notamment, lorsque le substrat fonctionnalisé est particulièrement sensible, ce qui peut être le cas notamment lorsqu'un substrat est fonctionnalisé avec des molécules biologiques complexes (comme des anticorps, des oligonucléotides , de l'ADN, de l'ARN) dédié à de la reconnaissance spécifique visant des applications dans le domaine, par exemple, du diagnostic clinique.
Aussi, au regard des inconvénients mentionnés ci-dessus, les auteurs de la présente invention se sont fixé pour objectif de mettre au point un dispositif pour la fabrication d'un substrat en diamant fonctionnalisé pour la détection d'un paramètre d'un environnement, qui puisse être adapté à une utilisation directe sur site (c'est-à-dire sans nécessiter de déplacement dans un laboratoire d'analyse spécifique, par exemple, en usine ou en extérieur) et au moment où le besoin de détection est nécessaire, ce dispositif pouvant être utilisé, par exemple, par une personne non spécialiste du domaine de la détection.
EXPOSE DE L' INVENTION
Ainsi, la présente invention a trait à un dispositif de fabrication d'un substrat en diamant fonctionnalisé pour la détection d'au moins un paramètre d'un environnement comprenant une enceinte divisée en au moins deux compartiments, dits premier et deuxième compartiments, distincts mais contigus et séparés l'un de l'autre par une membrane destinée à être ouverte pour la mise en contact desdits au moins deux compartiments, le premier compartiment comprenant un substrat en diamant à fonctionnaliser et le deuxième compartiment comprenant au moins une molécule de fonctionnalisation dudit substrat et de détection dudit paramètre de l'environnement.
Aussi, en ayant à disposition un tel dispositif, un utilisateur souhaitant procéder à la détection d'un ou plusieurs paramètres donnés d'un environnement donné pourra, par simple ouverture de la membrane, procéder à une mise en contact desdits au moins deux compartiments susmentionnés, cette mise en contact se concrétisant par une fonctionnalisation du substrat en diamant pour la détection d' au moins un paramètre d'un environnement, cette fonctionnalisation consistant en la réaction du substrat en diamant à fonctionnaliser avec la molécule de fonctionnalisation, le produit résultant de cette réaction étant ainsi le substrat en diamant fonctionnalisé prêt à être utilisé pour la détection du ou des paramètres.
Il s'agit d'un dispositif permettant de mettre en œuvre une fonctionnalisation d'un substrat en diamant de manière simple, peu coûteuse, rapide et adaptée à une utilisation par le grand public et permettant aussi une fonctionnalisation tant par des molécules simples que des molécules plus complexes (telles que les molécules biologiques, comme les anticorps, les immunoglobulines et les intégrines) .
En d'autres termes, ce dispositif peut permettre de rendre fonctionnel un substrat en diamant en quelques minutes par simple mise en contact de celui-ci avec le contenu du deuxième compartiment. Cette fonctionnalisation peut être effectuée sur place sans aucune restriction particulière concernant les paramètres opératoires (par exemple, la température) .
Avant d'entrer plus en détail dans la description de cette invention, on précise les définitions suivantes. Par molécule de fonctionnalisation et de détection du paramètre de l'environnement, on entend, classiquement, dans ce qui précède et ce qui suit, une molécule comprenant à la fois, au moins un groupe apte à fonctionnaliser ledit substrat en diamant et au moins un groupe apte à permettre la détection du paramètre de l'environnement. On peut également qualifier cette molécule de molécule sonde, en ce sens qu'elle est à même de capter la présence du ou des paramètres de l'environnement, que l'on souhaite détecter.
Par groupe apte à permettre la détection du paramètre de l'environnement, on entend un groupe apte à être modifié en présence dudit paramètre de l'environnement, cette modification pouvant consister, lorsque le paramètre de l'environnement est un composé chimique ou une espèce biologique, en une réaction chimique entre ce groupe et l'un des groupes du composé chimique ou de l'espèce biologique à détecter, cette réaction chimique pouvant être, par exemple, une réaction de formation d'une liaison covalente.
Par fonctionnalisation, on entend un greffage chimique, de préférence, par covalence de la molécule de fonctionnalisation susmentionnée à la surface du substrat en diamant. En d'autres termes, il s'agit d'une immobilisation de la ou des molécules susmentionnées à la surface du substrat en diamant par le biais d'une liaison chimique covalente, grâce à la présence sur cette ou ces molécules d' au moins un groupe apte à se greffer chimiquement à la surface du substrat, ce qui implique, bien entendu, que ledit substrat comporte, à sa surface, des groupes aptes à réagir avec le ou les molécules susmentionnées pour former la liaison covalente.
Par paramètre d'un environnement, on entend une entité généralement chimique entrant dans la constitution de l'environnement que l'on souhaite détecter, cet environnement pouvant être l'air ambiant, un fluide chimique ou biologique (par exemple, un prélèvement sanguin, un prélèvement urinaire) et cette entité pouvant être un composé chimique, une espèce biologique, tel qu'une enzyme, un anticorps.
Comme mentionné ci-dessus, le premier compartiment comprend un substrat en diamant à fonctionnaliser.
L'utilisation d'un substrat en diamant répond à de multiples avantages :
-par nature, le diamant présente un état de surface stable, ce qui le rend particulièrement approprié pour un stockage dans un dispositif destiné à être utilisé ultérieurement, ce d'autant plus si le premier compartiment est sous atmosphère contrôlée (par exemple, une atmosphère inerte comme une atmosphère constituée d'azote) ;
-du fait qu'il est constitué de carbone, dont une partie peut être hydrogénée, le diamant se prête à un large spectre de fonctionnalisation ; et
-la stabilité intrinsèque du diamant permet, après fonctionnalisation par la ou les molécules de fonctionnalisation, une conservation à long terme du substrat ainsi fonctionnalisé (sous réserve, bien entendu, que la molécule de fonctionnalisation soit stable à long terme) . Le substrat en diamant à fonctionnaliser peut adopter différentes formes, telles que des particules sphériques (par exemple, dont le diamètre de particules est nanométrique, micrométrique ou millimétrique) , des particules à facettes ou des plaquettes. Il peut être également déposé sur un autre substrat, par exemple, sous forme de couches minces, notamment pour former une puce.
Le substrat en diamant peut être également monocristallin ou polycristallin (auquel cas les grains de cristaux peuvent être des grains microcristallins ou nanocristallins ) .
Le substrat en diamant peut être également un substrat poreux.
Enfin, le substrat en diamant, notamment lorsqu'il se présente sous forme d'un film, peut comprendre, à sa surface, des motifs, et plus spécifiquement des motifs formant des reliefs à la surface du substrat, ces motifs pouvant, par exemple, être obtenus par des techniques de lithographie, des techniques de gravure, des techniques d'impression de contact (ces dernières étant connues sous la terminologie anglaise « contact printing ») .
Comme précisé ci-dessus, le substrat en diamant, présent dans le premier compartiment, est destiné à être fonctionnalisé par mise en contact avec la ou les molécules présentes dans le deuxième compartiment, la fonctionnalisation se produisant par réaction entre la ou lesdites molécules et la surface du substrat, ce qui sous-entend que le substrat et la ou lesdites molécules doivent comporter chacun des groupes aptes à réagir ensemble.
Plus spécifiquement, lorsque la fonctionnalisation consiste en un greffage chimique par covalence, cela implique que le substrat du premier compartiment comprenne des groupes aptes, au cours d'une réaction chimique, à réagir avec un groupe de la ou les molécules susmentionnées pour former une liaison covalente, une telle réaction pouvant être toutes réactions chimiques concourant à la formation d'une telle liaison, telles que des réactions de couplage (par exemple, des réactions de couplage entre un groupe aminé et un groupe carboxylique et ses dérivés) , des réactions de substitution (par exemple, des réactions de substitution nucléophile) , des réactions d'addition (par exemple, des réactions d'addition nucléophile).
De manière plus spécifique, le substrat en diamant peut comporter, comme groupe apte à réagir, un groupe choisi parmi les groupes suivants :
*des groupes appartenant à la catégorie des groupes partants, qui peuvent intervenir dans des réactions de substitutions nucléophiles , de tels groupes pouvant être, par exemple, des atomes d'halogène (tels que de l'iode, du brome), un groupe nonaflate de formule -SO3- (CF2) 3-CF3, un groupe triflate de formule CF3-SO3-, un groupe tosylate de formule CH3- Phényle-S03- (avec les groupes CH3 et SO3 étant en position para) , un groupe mésylate de formule CH3-SO3-, un groupe fluorosulfonate de formule F-SO3-, un groupe oxonium (tel qu'un groupe -0¾+, -ORH+ avec R étant, par exemple, un groupe alkyle) , un groupe diazonium ou un groupe ammonium éventuellement substitués (tels que les groupes tétraalkylammoniums ) ;
*des groupes hydrocarbonés (tels que les groupes CH, CH2, CH3) , auquel cas on peut qualifier le diamant de diamant hydrogéné, de tels groupes étant susceptibles de réagir avec une molécule de fonctionnalisation comportant, par exemple, un groupe partant de la catégorie de ceux listés ci-dessus ;
*des groupes aptes à participer à des réactions de condensation (telles que des réactions d' estérification, des réactions d' amidation) , de tels groupes pouvant être, par exemple :
-des groupes esters éventuellement activés par un groupe partant, c'est-à-dire que le groupe ester est transformé en un groupe de formule -CO-R' , R' étant un groupe partant, ce groupe pouvant être, par exemple, un groupe issu du couplage entre le groupe ester et du dicyclohexyldiimide (DCC) , ces groupes esters étant susceptibles de réagir dans des réactions d' amidation avec des groupes aminés, qui seraient présents dans la molécule de fonctionnalisation ;
-des groupes acides carboxyliques, ces groupes étant susceptibles de réagir dans des réactions d' estérification avec des groupes hydroxyles, qui seraient présents dans ce cas dans la molécule de fonctionnalisation ;
-des groupes halogénures d'acyle, tels que des chlorures d'acyles, ces groupes étant susceptibles de réagir dans des réactions d' estérification avec des groupes hydroxyles, qui seraient présents dans ce cas dans la molécule de fonctionnalisation ; -des groupes anhydrides d'acide, ces groupes étant susceptibles de réagir dans des réactions d' estérification avec des groupes hydroxyles, qui seraient présents dans ce cas dans la molécule de fonctionnalisation ;
-des groupes hydroxyles, ces groupes étant susceptibles de réagir dans des réactions d' estérification avec des groupes acides carboxyliques, halogénures d' acyles et anhydrides d'acide, qui seraient présents dans ce cas dans la molécule de fonctionnalisation ;
*des groupes aptes à participer à des réactions d'addition nucléophile (tels que des réactions de formation d' hydrazones ) , de tels groupes pouvant être choisis parmi :
-des groupes cétones et aldéhydes, ces groupes étant susceptibles de réagir avec des groupes nucléophiles , qui seraient présents dans la molécule de fonctionnalisation, de tels groupes nucléophiles pouvant être, par exemple, des groupes hydrazines, des groupes aminés ;
-des groupes nucléophiles, tels que, par exemple, des groupes hydrazines, des groupes aminés, susceptibles de réagir avec des groupes cétones ou aldéhydes, qui seraient présents dans la molécule de fonctionnalisation.
En vue de générer des groupes appropriés aptes à réagir avec la ou les molécules de fonctionnalisation choisie (s), le substrat en diamant, préalablement à son introduction, dans le premier compartiment, peut être soumis à un traitement spécifique pour introduire des groupes tels que ceux mentionnés ci-dessus, un tel traitement pouvant être un traitement de surface, tels que ceux listés ci-dessous:
-un traitement plasma, tel qu'un traitement par torche à plasma, un traitement de gravure ionique réactive (connu également sous la terminologie de traitement RIE pour « Reactive-ion etching ») , un traitement plasma induit par microondes (connu également sous la terminologie de traitement MIP pour « Microwave induced plasma ») , associé à un gaz approprié (tel que H2, 02, NH3, Cl2, F2, Ar, N2) avec, éventuellement, un contrôle de l'atmosphère ou sous vide ;
-un traitement d' anodisation ; et/ou
-un traitement chimique oxydant ou un traitement chimique réducteur, selon les groupes que l'on souhaite créer sur le substrat en diamant.
Enfin, le substrat en diamant peut, en outre, comporter à sa surface, une ou plusieurs zones spécifiques aptes à être fonctionnalisées par la ou lesdites molécules de fonctionnalisation, tandis que d'autres zones restent non fonctionnalisables par la ou lesdites molécules, ce qui permet, au final, d'obtenir un substrat fonctionnalisé qu' au niveau de ces zones spécifiques. On peut qualifier ce type de substrat de substrat à motifs (ce qui correspond à la terminologie anglo-saxonne « patterned substrate ») . A titre d'exemple, un substrat de ce type peut être un substrat comportant des zones locales hydrogénées (à savoir des zones comportant des groupes -CH, -CH2- ou -CH3) réparties au niveau d'une zone oxydée (ou inversement), les zones locales hydrogénées constituant les zones fonctionnalisables , par exemple, par des molécules biologiques, comme des peptides, en vue de constituer, après fonctionnalisation, des biopuces.
Quant au deuxième compartiment, il comprend, comme mentionné ci-dessus, au moins une molécule de fonctionnalisation du substrat et de détection du paramètre de l'environnement, cette molécule de fonctionnalisation pouvant appartenir à la catégorie des composés organiques. Cette molécule comporte, classiquement, au moins un groupe apte à réagir avec le substrat pour former une liaison covalente par tous types de réactions chimiques susceptibles d'engendrer ce type de liaisons. Aussi, à titre d'exemple, la molécule de fonctionnalisation peut comporter, comme groupe apte à réagir, un groupe choisi parmi les groupes suivants :
*des groupes appartenant à la catégorie des groupes partants, qui peuvent intervenir dans des réactions de substitutions nucléophiles , de tels groupes pouvant être, par exemple, des atomes d'halogène (tels que de l'iode, du brome), un groupe nonaflate de formule -SO3- (CF2) 3-CF3, un groupe triflate de formule CF3-SO3-, un groupe tosylate de formule CH3- Phényle-S03- (avec les groupes CH3 et SO3 étant en position para) , un groupe mésylate de formule CH3-SO3-, un groupe fluorosulfonate de formule F-SO3-, un groupe oxonium (tel qu'un groupe -0¾+, -ORH+ avec R étant, par exemple, un groupe alkyle) , un groupe diazonium ou un groupe ammonium éventuellement substitués (tels que les groupes tétraalkylammoniums ) , ces composés étant susceptibles de réagir avec un substrat en diamant hydrogéné, à savoir, un substrat comportant, à sa surface, des groupes CH, CH2, CH3 ;
*des groupes hydrocarbonés (tels que des groupes CH, CH2, CH3) , de tels groupes étant susceptibles de réagir avec un substrat comportant, à sa surface, un groupe partant de la catégorie de ceux listés ci-dessus ;
*des groupes aptes à participer à des réactions de condensation (telles que des réactions d' estérification, des réactions d' amidation) , de tels groupes pouvant être, par exemple :
-des groupes esters éventuellement activés par un groupe partant, c'est-à-dire que le groupe ester est transformé en un groupe de formule -CO-R' , R' étant un groupe partant, ce groupe pouvant être, par exemple, un groupe issu du couplage entre le groupe ester et du dicyclohexyldiimide (DCC) , ces groupes esters étant susceptibles de réagir dans des réactions d' amidation avec des groupes aminés, qui seraient présents dans ce cas sur le substrat en diamant ;
-des groupes acides carboxyliques , ces groupes étant susceptibles de réagir dans des réactions d' estérification avec des groupes hydroxyles, qui seraient présents dans ce cas sur le substrat en diamant ;
-des groupes halogénures d'acyle, tels que des chlorures d'acyles, ces groupes étant susceptibles de réagir dans des réactions d' estérification avec des groupes hydroxyles, qui seraient présents dans ce cas sur le substrat en diamant ; -des groupes anhydrides d'acide, ces groupes étant susceptibles de réagir dans des réactions d' estérification avec des groupes hydroxyles, qui seraient présents dans ce cas sur le substrat en diamant ;
-des groupes hydroxyles, ces groupes étant susceptibles de réagir dans des réactions d' estérification avec des groupes acides carboxyliques, halogénures d' acyles et anhydrides d'acide, qui seraient présents dans ce cas sur le substrat en diamant ;
*des groupes aptes à participer à des réactions d'addition nucléophile (telles que des réactions de formation d' hydrazones ) , de tels groupes pouvant être choisis parmi :
-des groupes cétones et aldéhydes, ces groupes étant susceptibles de réagir avec des groupes nucléophiles , qui seraient présents sur le substrat diamant, de tels groupes nucléophiles pouvant être, par exemple, des groupes hydrazines, des groupes aminés ;
-des groupes nucléophiles, tels que, par exemple, des groupes hydrazines, des groupes aminés, susceptibles de réagir avec des groupes cétones ou aldéhydes, qui seraient présents sur le substrat en diamant ;
*des groupes aptes à participer à des réactions de silanisation du substrat, de tels groupes pouvant être, par exemple, des groupes alcoxysilanes . En fonction des groupes qu'elle comprend et de son origine, la molécule de fonctionnalisation peut appartenir à la catégorie des biomolécules ou analogues, telles que des acides aminés, des oligopeptides , des protéines (par exemple, des anticorps, des intégrines, des immunoglobulines ) , des oligonucléotides , des ADN, des ARN, des acides peptidiques nucléiques (connus sous l'abréviation PNA) moyennant quoi le substrat ainsi fonctionnalisé par des molécules de fonctionnalisation peut ainsi constituer un dispositif du type biopuce pour des analyses immunobiologiques , un dispositif du type biopuce à protéines ou à ADN.
Dans le dispositif de l'invention, l'un au moins des compartiments comprend, avantageusement, un milieu liquide, en plus du substrat à fonctionnaliser dans le premier compartiment et de la ou les molécules de fonctionnalisation dans le deuxième compartiment.
Ce milieu liquide peut comprendre de l'eau et/ou un solvant organique, notamment dans le premier compartiment et dans le deuxième compartiment, ce qui peut contribuer à la stabilité du substrat ou de la ou les molécules de fonctionnalisation.
En outre, le deuxième compartiment peut comprendre d'autres adjuvants nécessaires à la réaction de fonctionnalisation, par exemple, des catalyseurs, des bases, des acides ou des adjuvants, tels que des solutions tampons, un milieu physiologique, un milieu de culture.
Le milieu liquide ainsi que les éventuels adjuvants peuvent être compris dans un troisième compartiment, qui serait contigu au premier compartiment et/ou au deuxième compartiment et séparé de celui-ci par une membrane, qui est destinée à être ouverte pour permettre la mise en contact du milieu liquide et des éventuels adjuvants avec le compartiment approprié lors de l'utilisation du dispositif.
En variante, l'un au moins des premier et/ou deuxième compartiments peut comprendre une atmosphère inerte, tel qu'une atmosphère de gaz inerte, comme de l'azote, de l'argon, cette atmosphère pouvant contribuer à la conservation de l'intégrité du contenu du premier et/ou deuxième compartiments pendant plusieurs années.
Comme spécifié ci-dessus, le premier compartiment et le deuxième compartiment sont contigus l'un avec l'autre mais séparés par une membrane, de sorte à séparer physiquement le contenu de ces deux compartiments. Cette membrane peut être, par exemple, une membrane en un matériau polymérique.
Cette membrane est destinée à être ouverte pour la mise en contact desdits au moins deux compartiments, cette ouverture pouvant, par exemple, se concrétiser par un retrait total ou partiel de la membrane ou par une destruction totale ou partielle de la membrane.
Aussi, cette membrane peut être soit amovible, c'est-à-dire qu'elle peut être retirée en partie ou intégralement, lorsque l'on souhaite mettre en contact le contenu des deux compartiments ou peut être détruite, en tout ou partie, par exemple, par perçage, de sorte à permettre la mise en contact du contenu desdits au moins deux compartiments. D'un point de vue pratique, lorsque la membrane est ouverte, la ou les molécules de fonctionnalisation est (sont) mises en contact avec le substrat en diamant, le mélange résultant pouvant être maintenu sous atmosphère inerte ou sous air en fonction de la fonctionnalisation que l'on souhaite obtenir. Le mélange résultant peut être également soumis à une agitation continue ou discontinue. Après une durée de contact appropriée (par exemple, de 5 à 30 minutes) , le substrat est séparé du mélange et éventuellement rincé avec de l'eau ou un solvant organique identique à celui utilisé dans le premier compartiment et/ou le deuxième compartiment. Le substrat peut être soumis à une étape de séchage, si la molécule de fonctionnalisation fixée sur le substrat le permet.
Le substrat ainsi fonctionnalisé peut être directement utilisé pour l'application pour laquelle il a été conçu.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront du complément de description qui suit et qui se rapporte à des modes de réalisation particuliers .
Bien entendu, ce complément de description n'est donné qu'à titre d'illustration de l'invention et n'en constitue en aucun cas une limitation
BREVE DESCRIPTIOND DES FIGURES
La figure 1 illustre un dispositif conforme à l'invention et décrit à l'exemple 1. DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
EXEMPLE 1
Cet exemple illustre la préparation d'un dispositif conforme à l'invention ainsi que son utilisation, ce dispositif comprenant :
-un premier compartiment comprenant un substrat en diamant ; et
-un deuxième compartiment comprenant une molécule de fonctionnalisation, qui est l'avidine, laquelle est apte à capter la présence de la biotine, le dispositif (référencé 1) étant représenté sur la figure 1 en annexe, sur laquelle :
-la référence 3 désigne le premier compartiment ;
-la référence 5 désigne le deuxième compartiment ; et
-la référence 7 désigne la membrane séparant le premier compartiment du deuxième compartiment.
Plus spécifiquement, le premier compartiment comprend une solution comprenant un film de diamant hydrogéné nanocristallin .
Le deuxième compartiment comprend, plus précisément, une solution comprenant un tampon phosphate et 0,1 mg d'avidine.
La membrane est ouverte pour laisser le contenu du premier compartiment et du deuxième compartiment se mélanger et ce, pendant une durée de 15 minutes. Ensuite, le film de diamant nanocristallin est séparé et rincé par simple trempage dans un tampon phosphate salin (connu sous l'abréviation PBS) . Puis le film ainsi obtenu est conservé pendant 6 mois sous air.
A l'issue de ces 6 mois, le film a été soumis à un test, pour vérifier sa fonctionnalisation avec l'avidine, le protocole de ce test étant exposé ci-dessous .
Pour ce test, une solution de particules sphériques de diamant hydrogéné (les particules présentant un diamètre moyen de 30 nm) à raison de 2 mg/mL est mélangée à une solution comprenant de la biotine 1 mM et un tampon carbonate à pH=10, le ratio volumique entre la solution de particules et la solution comprenant de la biotine étant de 1/10.
Le mélange est agité et laissé en contact pendant 15 minutes. Les particules sont ensuite rincées trois fois avec de l'eau ultrapure pour éliminer l'excès de biotine.
Ensuite, les particules ainsi rincées sont remises en suspension dans de l'eau ultrapure et la solution résultante est mise en contact avec le film de diamant nanocristallin fonctionnalisé pendant 20 minutes. Le film est ensuite trempé dans un tampon phosphate salin puis dans l'eau. Il est ensuite séché et analysé par microscopie à balayage, qui permet d' observer que les particules de diamant fonctionnalisées par la biotine ne sont détectables que dans les zones du film de diamant fonctionnalisées par 1' avidine . En résumé, de cet exemple 1, en découlent les conclusions suivantes :
-l'efficacité du dispositif de l'invention pour fonctionnaliser un film de diamant en très peu de temps (20 minutes au maximum) ;
-le potentiel de conservation du diamant dans le temps ;
-la réactivité des substrats en diamant hydrogénés et ce quels que soient leurs formes (nanoparticules ou films) ; et
-l'inertie du diamant vis-à-vis des molécules greffées, en ce sens que les molécules conservent leurs propriétés d'origine après greffage. EXEMPLE 2
Cet exemple illustre la préparation d'un dispositif conforme à l'invention ainsi que son utilisation, ce dispositif comprenant :
-un premier compartiment comprenant un substrat en diamant ; et
-un deuxième compartiment comprenant une molécule de fonctionnalisation, qui est un anticorps IgG anti Escherichia Coli.
Plus spécifiquement, le premier compartiment comprend une solution comprenant des particules sphériques de diamant hydrogéné présentant un diamètre moyen de quelques micromètres à raison de 5 mg/mL dans l'eau.
Le deuxième compartiment comprend, plus précisément, une solution comprenant l'anticorps IgG anti Escherichia Coli à raison de 0,1 mg/mL dans un tampon phosphate de pH=8.
La membrane est ouverte pour laisser le contenu du premier compartiment et du deuxième compartiment se mélanger, le rapport du volume du contenu du premier compartiment sur celui du deuxième compartiment étant de 1 pour 10, l'anticorps étant ainsi en excès.
Ensuite, les particules sont rincées.
Les particules ont ensuite été soumises à un test, pour vérifier l'efficacité de leur fonctionnalisation par l'anticorps susmentionné.
Pour ce faire, à l'issue du rinçage, elles sont remises en suspension dans de l'eau ultrapure et la solution résultante est mise en contact avec 200 yL d'une solution de Escherichia Coli comprenant 10000 bactéries/mL, le rapport volumique entre la solution de particules et la solution de Escherichia Coli étant de 50/50.
Après 15 minutes d'agitation, le mélange résultant est laissé 2 minutes au repos. Le surnageant est éliminé et le précipité est remis en suspension dans 100 yL d'eau ultrapure puis déposé sur un substrat et séché en vue d'être analysé par microscopie à balayage électronique.
De cette analyse ressort clairement la présence de particules de diamant à la surface des bactéries, ce qui atteste de la bonne reconnaissance et de l'assemblage des particules avec les bactéries de manière simple et rapide. En parallèle, à valeur comparative, un test a été effectué avec des particules de diamant fonctionnalisées par une chaîne hexyle -(C¾)5-CH3, lesquelles ont été mises en contact avec une solution Escherichia Coli. Après analyse par microscopie à balayage électronique, il ressort l'absence de particules de diamant à la surface des bactéries.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (1) de fabrication d'un substrat en diamant fonctionnalisé pour la détection d'au moins un paramètre d'un environnement comprenant une enceinte divisée en au moins deux compartiments, dits premier et deuxième compartiments, distincts mais contigus et séparés l'un de l'autre par une membrane (7) destinée à être ouverte pour la mise en contact desdits au moins deux compartiments, le premier compartiment (3) comprenant un substrat en diamant à fonctionnaliser et le deuxième compartiment (5) comprenant au moins une molécule de fonctionnalisation dudit substrat et de détection dudit paramètre de l'environnement.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la molécule de fonctionnalisation est une molécule comprenant à la fois, au moins un groupe apte à fonctionnaliser ledit substrat en diamant et au moins un groupe apte à permettre la détection du paramètre de 1 ' environnement .
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la fonctionnalisation consiste en un greffage chimique par covalence de la molécule de fonctionnalisation à la surface du substrat en diamant.
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le substrat en diamant comprend des groupes aptes, au cours d'une réaction chimique, à réagir avec un groupe de la ou les molécules de fonctionnalisation pour former une liaison covalente.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat en diamant comprend, comme groupe apte à réagir, un groupe choisi parmi les groupes suivants :
*des groupes appartenant à la catégorie des groupes partants choisis parmi des atomes d'halogène, un groupe nonaflate de formule -SO3- (CF2) 3-CF3, un groupe triflate, un groupe tosylate, un groupe mésylate de formule CH3-SO3-, un groupe fluorosulfonate de formule F-SO3-, un groupe oxonium, un groupe diazonium, un groupe ammonium éventuellement substitué ;
*des groupes hydrocarbonés, tels que les groupes CH, CH2, CH3 ;
*des groupes aptes à participer à des réactions de condensation choisis parmi :
-des groupes esters éventuellement activés par un groupe partant ;
-des groupes acides carboxyliques ;
-des groupes halogénures d' acyle ;
-des groupes anhydrides d' acide ;
-des groupes hydroxyles ;
*des groupes aptes à participer à des réactions d'addition nucléophile choisis parmi :
-des groupes cétones et aldéhydes ;
-des groupes nucléophiles , tels que des groupes hydrazines, des groupes aminés.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la molécule de fonctionnalisation comporte, comme groupe apte à fonctionnaliser le substrat, un groupe choisi parmi les groupes suivants :
*des groupes appartenant à la catégorie des groupes partants choisis parmi des atomes d'halogène, un groupe nonaflate de formule -SO3- (CF2) 3-CF3, un groupe triflate, un groupe tosylate, un groupe mésylate, un groupe fluorosulfonate de formule F-SO3-, un groupe oxonium, un groupe diazonium, un groupe ammonium éventuellement substitué;
*des groupes hydrocarbonés, tels que les groupes CH, CH2, CH3 ;
*des groupes aptes à participer à des réactions de condensation choisis parmi:
-des groupes esters éventuellement activés par un groupe partant ;
-des groupes acides carboxyliques ;
-des groupes halogénures d' acyle ;
-des groupes anhydrides d' acide ;
-des groupes hydroxyles ;
*des groupes aptes à participer à des réactions d'addition nucléophile choisis parmi
-des groupes cétones et aldéhydes ;
-des groupes nucléophiles ;
*des groupes aptes à participer à des réactions de silanisation du substrat choisis parmi des groupes alcoxysilanes .
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la molécule de fonctionnalisation appartient à la catégories des acides aminés, des oligopeptides , des protéines, des oligonucléotides , des ADN, des ARN ou des acides peptidiques nucléiques.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'un au moins des compartiments comprend un milieu liquide, en plus du substrat à fonctionnaliser dans le premier compartiment (3) et de la ou les molécules de fonctionnalisation dans le deuxième compartiment (5) .
9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le milieu liquide comprend de l'eau et/ou un solvant organique.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant, en outre, un troisième compartiment contigu au premier compartiment (3) et/ou au deuxième compartiment (5) et séparé de celui-ci par une membrane, ce troisième compartiment comprenant un milieu liquide tel que défini aux revendications 8 ou 9.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'un au moins des premier et/ou deuxième compartiments (3, 5) comprend une atmosphère inerte.
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