WO2009090326A1 - Procede de fabrication de (co)polymeres a empreinte(s) moleculaire(s) par photopolymerisation sous ondes evanescentes, (co)polymeres obtenus et leurs applications - Google Patents

Procede de fabrication de (co)polymeres a empreinte(s) moleculaire(s) par photopolymerisation sous ondes evanescentes, (co)polymeres obtenus et leurs applications Download PDF

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WO2009090326A1
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molecular
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molecule
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PCT/FR2008/001300
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Olivier André SOPPERA
Karsten Olaf Haupt
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Universite De Haute Alsace (Etablissement Public A Caractere Scientifique, Culturel Et Professionnel)
Centre National De La Recherche Scientifique (Etablissement Public National A Caractere Scientifique Et Technologique)
Universite De Technologie De Compiegne (Etablissement Public A Caractere Scientifique, Culturel Et Professionnel)
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    • C08F222/1006—Esters of polyhydric alcohols or polyhydric phenols
    • C08F222/103—Esters of polyhydric alcohols or polyhydric phenols of trialcohols, e.g. trimethylolpropane tri(meth)acrylate

Definitions

  • the present invention relates to the field of the synthesis of polymers and / or copolymers having one or more types of molecular imprints (PEM) and more particularly a new process for manufacturing such (co) polymers. It also relates to the application of the substances obtained by the implementation of said method for various known applications or not as such.
  • PEM molecular imprints
  • the present application therefore relates to the original implementation of techniques for micro and nanostructuring of supports, such as synthetic polymers, especially for the production and optimization of chemical sensors.
  • biosensors use biomolecules as specific recognition elements.
  • the biomolecules on which the currently manufactured biosensors are based have a low chemical and physical stability, in particular with organic solvents, acids / bases, high temperatures, etc.
  • the molecules are expensive and difficult to obtain, and difficult to integrate into industrial manufacturing processes. .
  • existing MEPs their practical use is hampered by overly complex and / or expensive implementation.
  • the present invention aims to overcome these disadvantages.
  • the subject of the invention is a method for producing a molecular imprinted (co) polymer (s), optionally in the form of a (co) polymer film, essentially comprising the steps of: minus a target entity or molecule to be reversibly attached to said molecular imprinted (co) polymer (s) (PEM) to be manufactured; b) reversibly binding to or on said at least one target entity or molecule one or more units of at least one fixing monomer so as to obtain, on the target entity or molecules, one or a plurality of monomers capable of polymerizing between them directly, and / or indirectly via at least one multifunctional crosslinking monomer, in order to form, after polymerization, a three-dimensional polymeric network constituting said molecular imprinted (co) polymer (s); c) contacting, on the first of two faces of a support substrate, the target entities or molecules, the fixing monomer (s) and, where appropriate, the multifunctional crosslink
  • a polymer or copolymer with molecular imprint (s) that can be obtained by implementing the method according to the invention, characterized in that it is in the form of a film with a thickness of between 0.1 nm and 10 ⁇ m, preferably in the form of a film of constant or substantially constant thickness, as well as a polymer or copolymer with a molecular imprint (s) capable of be obtained by the implementation of the method according to the invention, characterized in that it is in the form of a spatially structured film, preferably having patterns whose critical dimension is between 50 nm and 1 mm.
  • the subject of the present invention is also the use of a polymer or copolymer with molecular imprint (s) obtained by implementing the method according to the invention for the manufacture of a qualitative and / or quantitative detector of the presence of at least one target entity or molecule in a sample to be analyzed as well as a qualitative and / or quantitative detector of at least one target entity or molecule in a sample to be analyzed comprising at least one imprinted (co) polymer (s) molecular (s) obtained by the implementation of said method.
  • the subject of the present invention is also the use of a polymer or copolymer with molecular imprint (s) obtained by implementing the method according to the invention for the manufacture of a reversible sensor of at least one target entity or molecule as well as a reversible sensor of at least one target entity or molecule comprising at least one (co) polymer with molecular fingerprint (s) (PEM) obtained by the implementation of the method according to invention.
  • PEM molecular fingerprint
  • the subject of the present invention is also the use of a polymer or copolymer with molecular imprint (s) obtained by implementing the method according to the invention for the manufacture of an affinity separation device.
  • a polymer or copolymer with molecular imprint obtained by implementing the method according to the invention for the manufacture of an affinity separation device.
  • for at least one target entity or molecule as well as an affinity separation device for at least one target entity or molecule comprising at least one (co) polymer with a molecular fingerprint (s) obtained by the implementation of the method according to the invention.
  • the present invention uses the evanescent wave photopolymerization technique to structure said support to be treated, generally in the form of a thin film in a single main step, proposing a new way of manufacturing these molecular impression materials (s) ( s).
  • the present invention makes it possible to solve the problem of shaping molecular impression (s) materials (also known under the name "Molecularly Imprinted Polymers - MIP”) or (co) molecular imprinting polymers (PEM). with the objective of manufacturing chemical sensors in the above-mentioned sense whose operation is based on the principle of molecular recognition.
  • s molecular impression
  • POM molecular imprinting polymers
  • FIG. a simplified diagram of the basic experimental setup used for the manufacture of the PEMs according to the invention
  • Figure 2 shows a simplified diagram of a variant of the prism used in Figure 1
  • FIG. 3 represents a simplified diagram of another variant of the method for manufacturing PEM according to the invention using two interfering laser sources
  • FIG. 4 represents a photograph taken by interferential microscopy imaging of a PEM film obtained by the method according to the invention with a device according to FIG. 1
  • FIG. 5 represents an enlarged view of FIG. 4 taken at atomic force microscopy of a PEM according to example 1.
  • FIG. a simplified diagram of the basic experimental setup used for the manufacture of the PEMs according to the invention
  • Figure 2 shows a simplified diagram of a variant of the prism used in Figure 1
  • FIG. 3 represents a simplified diagram of another variant of the method for manufacturing PEM according to the invention using two interfering laser sources
  • FIG. 4 represents a photograph taken by interferential microscopy imaging of a PEM film obtained by the method
  • FIG. 6 shows a three-dimensional (AFM) microstructure obtained in a PEM according to example 1 with a device according to FIG. 3;
  • FIG. 7 represents a simplified diagram of the basic experimental setup for a manufacture of PEM according to example 3;
  • Figure 8 is a schematic representation of the transducer operating principle of an optical interferometric sensor using a PEM according to the invention as a recognition element.
  • Molecular impression is a technique well known to those skilled in the art. It basically consists in its fundamental principle of creating complementary images of a molecule in a support, in general a synthetic (co) polymer.
  • the molecule or molecules against which fingerprints must be generated are brought into contact with a monomer mixture bearing functional groups capable of complexing the molecule or molecules by weak bonds, by binding bonds. coordination or by reversible covalent bonds.
  • the contacting of step c) is carried out by depositing one or more liquid solutions containing the target entity or molecules, the fixing monomer or monomers, where appropriate, or the multifunctional crosslinking monomers, and the at least one photosensitive system on the substrate.
  • the contacting of step c) takes place in the presence of at least one porogenic agent capable of forming pores in the (co) polymer or (co) polymer film with molecular imprint (s) (PEM) that it is desired to obtain, preferably by adding a solution of a pore-forming solvent or a solution of a pore-forming agent in a solvent of the reactive substances present.
  • PEM molecular imprint
  • the method according to the invention implements at least one porogenic agent conferring on the PEM a porous structure whose pore size is between 0.1 nm and 10 ⁇ m, and preferably chosen from the group formed by aqueous solvents or non-aqueous, organic or non-organic, preferably toluene, chlorinated solvents and / or perfluorinated solvents.
  • Said solvents may, in addition, contain a co-generating agent of polymeric or other nature.
  • the method according to the invention is furthermore characterized in that it uses radiation or light rays in the form of a ray or beam of light rays, preferably a laser beam, which is a wavelength between 150 nm and 750 nm, preferably between 500 nm and 550 nm, and more preferably between 510 nm and 520 nm.
  • said method uses radiation or light rays illuminating all of said second surface of the substrate. This produces a uniform and uniform product thickness.
  • said method according to the invention is characterized in that it implements radiation or spatially structured light rays illuminating only one or more surface portions of said second surface of the substrate, preferably at least one illuminated surface portion substantially in the form of at least one line or at least one rectilinear strip or substantially in the form of at least one disk, at least one point and / or at least one an area of square or substantially square surface.
  • the spatial structure of the radiation or light rays permitting the photopolymerization results from the interference pattern obtained by combining at least two coherent evanescent waves created by at least two interfered light rays before reaching said first face of the light. substrate on which are the reactive substances at the end of step c).
  • the method according to the invention is further characterized in that the photopolymerization of step d) is carried out by displacing the radiations or light rays, preferably by a controlled displacement, and more preferably by a controlled displacement and computer programmable. This allows the process to be completely automated and to reduce manufacturing costs and improve quality and / or guarantee a required level of quality.
  • amino acids monosaccharides, lipids, nucleosides, nucleotides, oligomers and polymers obtained from the preceding entities or molecules, such as in particular peptides, proteins, nucleic acids, oligosaccharides and polysaccharides,
  • biologically active entities or molecules such as drugs, especially antibiotics, toxins, enzymes, doping agents, pesticides, insecticides, fungicides and herbicides,
  • animal or human cells such as bacteria, yeasts and eukaryotic cells.
  • the density of the imprints may be between 10 18 and 10 28 for a size imprint of between 0.5 nm and 100 ⁇ m.
  • the density can be varied according to the type of impression if one is in the presence of a material that has several different kinds of impressions.
  • Each target entity or molecule has at least one reactive site, preferably several sites of different or identical nature, in which the fixing monomers will be reversibly attached during the step b) of synthesis of the PEM.
  • said fixing molecules may all be identical or different in nature, for example in the form of a mixture of several types of monomers each reacted with a corresponding type of reactive site of the molecule or target entity.
  • the method according to the invention is therefore characterized in that it implements at least one fixing monomer chosen from the group formed by the compounds having, on the one hand, a first function allowing at least one bond weak and / or coordination and / or covalent reversible between said one or more fixing monomers, and at least one target entity or molecule thus ensuring at least one reversible bond between said molecular impression polymer (s) (PEM) finally obtained (at the end of the process) and said one or more target entities or molecules and, secondly, at least one second polymerizable function with at least one other identical or different fixing monomer itself or reversibly attached to them at least one identical or different target molecule, said second function being chosen from the group formed by the monomers comprising at least one polymerizable function by radical polymerization, anionic or cationic, preferably at least one (meth) acrylate function, or vinyl.
  • the fixing monomer or monomers have at least one second polymerizable function with another crosslinking monomer chosen from the group formed by the monomers comprising at least one polymerizable function by radical, anionic or cationic polymerization, preferably at least one (meth) function. acrylate, or vinyl.
  • Said fixing compounds have as a second function a function chosen from the group formed by the hydroxyl, acid, ester, amide, amine, thiol, ether, amidine, guanidine, aldehyde and ketone functions.
  • each fixing monomer therefore has in addition at least one first functionality or function allowing it to bind reversibly to said target molecule or entity as well. at least one other second functionality or chemical function allowing it to bind, this time permanently (for example, by covalent bonds) to one or more other corresponding functionalities of a fixing monomer of the same type or type different, from the same target molecule or from a fixing monomer of another target and / or at least one suitable intermediate crosslinking monomer.
  • these first reversible functionality (s) and second (s) permanent functionality (s) are, from a steric point of view, sufficiently distant from each other so as to avoid or at least minimize any harmful interaction.
  • this second function may also be chosen in such a way that the unit already consisting of a target molecule surrounded by fixing monomer (s) permanently affixes to another compatible fixing monomer.
  • another unit of the same type identical or different target molecule or entity and identical or different monomer reversibly fixed. In this case, little or no crosslinking monomers are needed.
  • At least one multifunctional crosslinking monomer chosen from the group formed by:
  • radical polymerization preferably based on (meth) acrylate or vinyl monomers
  • cationic or anionic polymerization preferably based on epoxides or thiolenes, or
  • photopolymerizable hybrid materials such as hybrid sol-gel materials prepared from a precursor, preferably 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane or 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane.
  • the method according to the invention is characterized in that it advantageously implements a homogeneous and isotropic support substrate.
  • said support substrate is preferably selected from the group consisting of glass, quartz, silicon, germanium, silicon carbide, tin-indium oxide and all suitable organic or inorganic polymers.
  • the method according to the invention implements at least one photosensitive system preferably having an effective absorption in the spectral range of UV wavelengths between 150 nm and 400 nm or visible between 400 nm and 800 nm.
  • the photosensitive system consists of a single type of compound (s) operating directly by a photoinduced cleavage reaction of the so-called " ⁇ and / or ⁇ -cleavage" type, preferably at least one chosen ( s) in the group formed by benzoin ethers, substituted acetophenones, phosphine oxide derivatives, amino ketones, oxysulfonyl ketones, sulfonyl ketones, metallocenes and more preferably bis ( ⁇ 5-2, Cyclopentadien-1-yl) -bis- [2,6-difluoro-3- (1H-pyrrol-1-yl) phenyl] titanium or one of these derivatives and the azo-type compounds, preferentially azobisisobutyronitrile (AIBN).
  • AIBN azobisisobutyronitrile
  • said photosensitive system consists of a combination of two types of compound (s) functioning by hydrogen tearing and / or electron transfer reaction, one photoinitiator and the other, photosensitizer, said or said photoinitiator compounds being selected from the group consisting of:
  • said one or more photosensitizing compounds being chosen from the group formed by acridines, preferably Acriflavine or Acridine Orange, phenazines, preferably Safranine O, oxazines, thiazines, preferably Methylene blue or thionine, xanthenes, preferably Yosin Y, Rose Benedict or Erythrosine, rhodamines, thioxanthenes, polymethines, cetocoumarins and thioxanthones, the photosensitive system comprising as active principle a combination of Eosin Y and N-phenylglycine ( NPG) being particularly preferred.
  • the method according to the invention is characterized in that, prior to step c), the support is provided on its first face intended to receive the reactive substances, at least one pretreated zone consisting of a layer of a dielectric material, so as to effect a chemical modification of the surface of said substrate to generate co-polymerizable double bonds, chemical grafting or physical adsorption of the photosensitive system and / or imprinted (co) polymer ( s) molecular (s) (PEM) to manufacture, said dielectric material being preferably deposited and selected from the group consisting of alkoxysilanes.
  • PEM polymer or copolymer with molecular fingerprint
  • the selectivity of the crude polymers synthesized for a given molecule can be characterized using various means: use of fluorescent or radiological markers, liquid chromatography (equilibrium tests).
  • the present invention makes it possible to synthesize PEM either in the form of films of very small thickness or in the form of nanostructures, the polymerization being able to be controlled and confined in a precisely defined space. In situ synthesis on the surface of the transducer is made possible, and allows, a priori a direct use of the sensor.
  • a solution B is prepared by weighing 2 mg of Eosine Y and adding 100 ⁇ l of diglyme. The whole thing is re-sonicated until complete dissolution.
  • a solution C is prepared by weighing 6 mg of N-phenyl glycine and adding 200 .mu.l of diglyme. The whole thing is sonicated until complete dissolution.
  • solution C is first mixed with solution B. Then solution A is added to the solution previously obtained to obtain the final mixture or solution.
  • the evolution of the thickness of the PEM film is proportional (substantially linear) to the logarithm of the light dose used to induce photopolymerization.
  • the thickness of the PEM film can be easily chosen between 10 nm and 700 nm by adjusting the intensity of the incident wave and the exposure time, that is to say by varying the light dose (received). between about 30 mJ / cm 2 and 1500 mJ / cm 2 .
  • Figures 4 and 5 illustrate PEM images obtained with the method according to the invention using the device of Figure 1 or a similar device.
  • a PEM can be synthesized using a so-called "azo" type initiator.
  • the example describes the synthesis of a selective MEP for the herbicide whose active ingredient is 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D).
  • a PEM can be synthesized in so-called "SPR" mode (that is Surface Plasmonic Resonance).
  • SPR Surface Plasmonic Resonance
  • the example describes the synthesis of a selective PEM for the beta-blocker propranolol.
  • the formulation used in this example corresponds again to that used in Example 1.
  • a first layer of 2 nm thick Cr as a primer layer advantageously assisting the deposition of a second layer of 47 nm thick gold.
  • the two layers may be deposited by any technique known to those skilled in the art, preferably by evaporation.
  • a suitable polymerization time from a few seconds to a few minutes depending on the desired thickness
  • fine spots of PEM are obtained on the gold surface.
  • High index glass substrates are silanized by methacryloyl trimethoxysilane allowing PEM attachment by co-polymerization via covalent bonds.
  • the glass substrate is assembled with a prism for evanescent wave polymerization as described in Example 1, and the assembly is mounted on an XY microdisplacement platen. This makes it possible to move the substrate on which the PEM must be synthesized perpendicularly to the evanescent wave created by the laser beam. After each polymerization step, the substrate is moved in the X and / or Y direction to synthesize a new pad at a defined distance. In this way, a network of PEM pads is finally obtained which constitutes the biomimetic chip.
  • the sample containing the target molecule is deposited on a pad and left in contact for a sufficiently long time to allow adsorption of the target on the PEM. Then the chip is washed to remove the adsorbed molecules nonspecifically, then an elution solution is deposited on the pad. After incubation, the solution which now contains the target molecule is removed and analyzed by a conventional method for detection and / or quantification of the target.
  • PEMs are synthesized as a rectilinear line or strip on a planar substrate.
  • the substrate is assembled in a microfluidic system that creates a channel along the PEM.
  • a detector is mounted to detect the passage of the target molecule.
  • a solution containing the target molecule is injected into the channel in a continuous flow.
  • the affinity of the target for the EMP is either retained or slowed by the EMP. In the case of retention, it will be eluted by injection of an elution solvent and collected in a fraction. In the case where it is slowed, fractions are collected at the outlet of the channel and the fraction containing the target molecule identified via the detector signal.
  • the PRM is synthesized according to a method characterized in that the spatial structure of the light ray for photopolymerization results from the interference pattern obtained by combining at least two coherent evanescent waves created by at least two light rays. interfered before reaching the substrate on which the reactive substances are located (see Fig. 3 and 6 with a solution according to Example 1).
  • FIG. 8 describes, as an indication, the general schematic principle of transduction of an optical interferometer sensor using a PEM as a recognition element.
  • the diffraction of the wavelength guided wave is represented before (continuous line) and after (dashed lines) modification of the refractive index of the PEM due to the adsorption of the target molecule.

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Abstract

La présente invention concerne le domaine de la synthèse de (co)polymères à empreinte(s) moléculaire(s) et a pour objet un procédé pour leur fabrication. Elle concerne également l'application des substances obtenues grâce audit procédé pour diverses applications et les dispositifs qui en découlent. Ledit procédé est caractérisé par une photopolymérisation où l'on irradie une face d'un substrat portant les substances à faire réagir par des radiations ou rayons lumineux d'une longueur d'onde comprise entre 150 nm et 1200 nm de sorte à former des ondes évanescentes pour former ledit (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) et qu'on le rince ensuite avec au moins un solvant approprié pour éliminer tout ou partie du ou des monomères n'ayant pas polymérisé et tout ou partie de la ou des entités ou molécules cibles, le cas échéant, en détachant le produit final obtenu dudit substrat.

Description

Procédé de fabrication de (co)polymères à empreinte(s) moléculaire(s) par photopolymérisation sous ondes évanescentes,
(co)polymères obtenus et leurs applications
La présente invention concerne le domaine de la synthèse de polymères et/ou de copolymères présentant un ou plusieurs types d'empreintes moléculaires (PEM) et plus particulièrement un nouveau procédé de fabrication de tels (co)polymères. Elle concerne également l'application des substances obtenues par la mise en œuvre dudit procédé pour diverses applications connues ou non en tant que telles. En particulier elle concerne le domaine de la fabrication des capteurs chimiques au sens large, à savoir de dispositifs permettant de retenir au moins temporairement une substance chimique ou biologique à détecter, à quantifier et/ou à diffuser dans le temps ou dans l'espace, comme notamment la mesure ou détection d'un gaz (par ex. mesure de la pollution, de réactifs chimiques...), la diffusion d'un parfum (désodorisants), la détection et/ou la libération d'un principe actif quelconque (médicament, herbicide, catalyseur...), de substances humaines ou animales (cellules, protéines...), des virus, etc.
La présente demande concerne donc la mise en œuvre originale de techniques de micro et nanostructuration de supports, tels que des polymères synthétiques, pour notamment la réalisation et l'optimisation de capteurs chimiques.
Les biocapteurs actuellement disponibles utilisent des biomolécules comme éléments de reconnaissance spécifiques. Lesdites biomolécules sur lesquelles reposent les biocapteurs actuellement fabriqués présentent une faible stabilité chimique et physique, notamment aux solvants organiques, acides/bases, températures élevées... Les molécules sont coûteuses et difficiles à obtenir, et difficiles à intégrer dans des processus de fabrication industriels. Quant aux PEM existants, leur utilisation pratique se trouve freinée par une mise en œuvre trop complexe et/ou onéreuse.
Dans ce contexte, l'utilisation de PEM s'impose comme une solution à ces limites mais avec le problème de leur synthèse que la présente invention se propose de simplifier grâce à un nouveau procédé.
La présente invention a pour but de pallier notamment ces inconvénients. ElIe a pour objet un procédé de fabrication d'un (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s), éventuellement sous la forme d'un film de (co)polymère, comprenant essentiellement les étapes consistant à : a) choisir au moins une entité ou molécule cible destinée à être fixée de manière réversible sur ledit (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) à fabriquer ; b) fixer de manière réversible à ou sur ladite au moins une entité ou molécule cible une ou plusieurs unités d'au moins un monomère fixant de sorte à obtenir, sur la ou les entités ou molécules cibles, un ou une pluralité de monomères pouvant polymériser entres eux directement, et/ou indirectement par l'intermédiaire d'au moins un monomère réticulant multifonctionnel, ce afin de former, après polymérisation, un réseau polymérique tridimensionnel constituant ledit (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) ; c) mettre en contact, sur la première des deux faces d'un substrat de support, les entités ou molécules cibles, le ou les monomères fixants et, le cas échéant, le ou les monomères réticulants multifonctionnels avec au moins un système photosensible adapté ; d) photopolymériser, sous l'action d'au moins une radiation ou un rayon lumineux et à l'aide dudit ou desdits systèmes photosensibles, ledit ou lesdits monomères fixants entre eux, le cas échéant en les reliant entre eux par l'intermédiaire dudit ou desdits monomères réticulants multifonctionnels pendant qu'au moins une partie des entités ou molécules cibles reste fixée au(x)dit(s) monomère(s) fixant(s), caractérisé en ce que pour réaliser cette photopolymérisation on irradie, l'autre, seconde face dudit substrat, lequel substrat porte les substances réactives précitées par lesdites radiations ou rayons lumineux d'une longueur d'onde comprise entre 150 nm et 1200 nm de sorte à former sur ladite première face et dans un volume de profondeur restreinte, des ondes évanescentes aptes à photopolymériser lesdits monomères fixants, et le ou les monomères réticulants multifonctionnels éventuellement présents pour former ledit (co)polymère ou film de (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s), ce sans modifier chimiquement ladite ou lesdites entités ou molécules cibles pendant ladite photopolymérisation, et en ce e) qu'on rince ensuite le (co)polymère ou film de (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) précédemment obtenu avec au moins un solvant approprié pour éliminer tout ou partie du ou des monomères fixants, du ou des monomères réticulents ayant pas polymérisé et tout ou partie de la ou des entités ou molécules cibles encore présentes, le cas échéant, en détachant le produit final obtenu de son substrat de support.
Elle a également pour objet un polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) susceptible d'être obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'invention, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un film d'une épaisseur comprise entre 0,1 nm et 10 μm, de préférence sous la forme d'un film d'épaisseur constante ou sensiblement constante, ainsi qu'un polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) susceptible d'être obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'invention, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un film spatialement structurée, de préférence présentant des motifs dont la dimension critique est comprise entre 50 nm et 1 mm.
La présente invention a encore pour objet l'utilisation d'un polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'invention pour la fabrication d'un détecteur qualitatif et/ou quantitatif de la présence d'au moins une entité ou molécule cible dans un échantillon à analyser ainsi qu'un détecteur qualitatif et/ou quantitatif d'au moins une entité ou molécule cible dans un échantillon à analyser comprenant au moins un (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) obtenu par la mise en œuvre dudit procédé.
La présente invention a aussi pour objet l'utilisation d'un polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'invention pour la fabrication d'un capteur réversible d'au moins une entité ou molécule cible ainsi qu'un capteur réversible d'au moins une entité ou molécule cible comprenant au moins un (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'invention.
Enfin, la présente invention a encore pour objet l'utilisation d'un polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'invention pour la fabrication d'un dispositif de séparation par affinité pour au moins une entité ou molécule cible ainsi qu'un dispositif de séparation par affinité pour au moins une entité ou molécule cible comprenant au moins un (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'invention. La présente invention utilise la technique de photopolymérisation par ondes évanescentes pour structurer ledit support à traiter, généralement sous la forme d'un Film mince en une seule et unique étape principale proposant une nouvelle voie de fabrication de ces matériaux à empreinte(s) moléculaire(s).
La présente invention permet de résoudre le problème de la mise en forme de matériaux à empreinte(s) moléculaire(s) (également connus sous la dénomination anglaise « Molecularly Imprinted Polymers - MIP ») ou (co)polymères à empreintes moléculaires (PEM) avec comme objectif de fabriquer des capteurs chimiques au sens précité dont le fonctionnement repose sur le principe de la reconnaissance moléculaire.
La photostructuration de PEM par l'utilisation du champ proche optique permet d'obtenir une structuration multi-échelle généralement nécessaire au bon fonctionnement du capteur. Ainsi, la structuration à l'échelle nanométrique assure le bon déroulement des mécanismes de reconnaissance moléculaire et la photostructuration proprement dite permet d'obtenir la structure correspondant au fonctionnement du capteur.
Ceci permet d'optimiser à la fois la sélectivité de la reconnaissance et la sensibilité de la réponse d'un dispositif basé sur un tel matériau PEM nanostructuré à deux échelles.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 représente un schéma simplifié du montage expérimental de base utilisé pour la fabrication des PEM selon l'invention ; la figure 2 représente un schéma simplifié d'une variante du prisme utilisé à la figure 1 ; la figure 3 représente un schéma simplifié d'une autre variante du procédé de fabrication de PEM selon l'invention utilisant deux sources lasers interférantes ; la figure 4 représente un cliché pris par imagerie en microscopie interférentielle d'un film de PEM obtenu par le procédé selon l'invention avec un dispositif selon la figure 1 ; la figure 5 représente un cliché agrandi de la figure 4, pris en microscopie à force atomique d'un PEM selon l'exemple 1. Ia figure 6 représente un cliché tridimensionnel (AFM) des microstructures obtenues dans un PEM selon l'exemple 1 avec un dispositif selon la figure 3 ; la figure 7 représente un schéma simplifié du montage expérimental de base pour une fabrication de PEM selon l'exemple 3 ; et, la figure 8 est une représentation schématique du principe de fonctionnement de transducteur d'un capteur interférométrique optique utilisant un PEM selon l'invention comme élément de reconnaissance.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s), éventuellement sous la forme d'un film de (co)polymère, comprenant essentiellement les étapes consistant à : a) choisir au moins une entité ou molécule cible destinée à être fixée de manière réversible sur ledit (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) à fabriquer ; b) fixer de manière réversible à ou sur ladite au moins une entité ou molécule cible une ou plusieurs unités d'au moins un monomère fixant de sorte à obtenir, sur la ou les entités ou molécules cibles, un ou une pluralité de monomères pouvant polymériser entres eux directement, et/ou indirectement par l'intermédiaire d'au moins un monomère réticulant multifonctionnel, ce afin de former, après polymérisation, un réseau polymérique tridimensionnel constituant ledit (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) ; c) mettre en contact, sur la première des deux faces d'un substrat de support, les entités ou molécules cibles, le ou les monomères fixants et, le cas échéant, le ou les monomères réticulants multifonctionnels avec au moins un système photosensible adapté ; d) photopolymériser, sous l'action d'au moins une radiation ou un rayon lumineux et à l'aide dudit ou desdits systèmes photosensibles, ledit ou lesdits monomères fixants entre eux, le cas échéant en les reliant entre eux par l'intermédiaire dudit ou desdits monomères réticulants multifonctionnels pendant qu'au moins une partie des entités ou molécules cibles reste fixée au(x)dit(s) monomère(s) fixant(s), caractérisé en ce que pour réaliser cette photopolymérisation on irradie, l'autre, seconde face dudit substrat, lequel substrat porte les substances réactives précitées par lesdites radiations ou rayons lumineux d'une longueur d'onde comprise entre 150 nm et 1200 nm de sorte à former sur ladite première face et dans un volume de profondeur restreinte, des ondes évanescentes aptes à photopolymériser lesdits monomères fixants, et le ou les monomères réticulants multifonctionnels éventuellement présents pour former ledit (co)polymère ou film de (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM), ce sans modifier chimiquement ladite ou lesdites entités ou molécules cibles pendant ladite photopolymérisation, et en ce e) qu'on rince ensuite le (co)polymère ou film de (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) précédemment obtenu avec au moins un solvant approprié pour éliminer tout ou partie du ou des monomères fixants, du ou des monomères réticulents n'ayant pas polymérisé et tout ou partie de la ou des entités ou molécules cibles encore présentes, le cas échéant, en détachant le produit final obtenu de son substrat de support.
L'obtention du nouveau matériau PEM utilisé pour la fabrication desdits capteurs repose sur le principe de l'impression moléculaire. L'impression moléculaire est une technique bien connue de l'homme du métier. Elle consiste globalement dans son principe fondamental à créer des images complémentaires d'une molécule dans un support, en général un (co)polymère synthétique. La ou les molécules contre lesquelles des empreintes doivent être générées (molécule ou entité cible au sens de la présente invention) sont mises en contact avec un mélange de monomères portant des groupements fonctionnels capables de complexer la ou lesdites molécules par liaisons faibles, par liaisons de coordination ou par liaisons covalentes réversibles.
Comme il sera expliqué plus en détail ci-après il est essentiel que la nature de la liaison de chaque molécule cible avec le PEM soit réversible de sorte à pouvoir, dans des conditions données, détacher ou délier ladite ou lesdites molécules ou entité du matériaux à empreinte(s) que l'on souhaite synthétiser et qui servira ensuite à détecter, capter et/ou relarguer les substances pertinentes en fonction de l'application ou de l'usage souhaité.
Selon un mode de réalisation particulièrement simple et avantageux, la mise en contact de l'étape c) s'effectue en déposant une ou plusieurs solutions liquides contenant la ou les entités ou molécules cibles, le ou les monomères fixants, le cas échéant le ou les monomères réticulants multifonctionnels, et le au moins un système photosensible sur le substrat.
Des exemples de solutions seront données ci-dessus. Avantageusement, la mise en contact de l'étape c) se fait en présence d'au moins un agent porogène apte à former des pores dans le (co)polymère ou film de (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) que l'on souhaite obtenir, de préférence par adjonction d'une solution d'un solvant porogène ou d'une solution d'un agent porogène dans un solvant des substances réactives présentes.
On facilite ainsi l'accès / le départ entre le PEM et lesdites molécules ou entités cibles.
Préférentiellement, le procédé selon l'invention met en œuvre au moins un agent porogène conférant au PEM une structure poreuse dont la taille des pores est comprise entre 0,1 nm et 10 μm, et préférentiellement choisi dans le groupe formé par les solvants aqueux ou non-aqueux, organiques ou non, de préférence le toluène, les solvants chlorés et/ou les solvants perfluorés.
Lesdits solvants peuvent, en outre, contenir un agent co- porogène de nature polymérique ou autre.
Selon une autre caractéristique, le procédé selon l'invention est en outre caractérisé en ce qu'il met en œuvre des radiations ou rayons lumineux sous la forme d'un rayon ou faisceau de rayons lumineux, de préférence d'un rayon laser, d'une longueur d'onde comprise entre 150 nm et 750 nm, de préférence entre 500 nm et 550 nm, et plus préférentiellement entre 510 nm et 520 nm.
Selon une première variante, ledit procédé met en œuvre des radiations ou rayons lumineux éclairant l'ensemble de ladite seconde surface du substrat. On obtient ainsi un produit uniforme et homogène en épaisseur.
Selon une seconde variante, ledit procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il met en œuvre des radiations ou rayons lumineux spatialement structurés n'éclairant qu'une ou certaines portions surfaciques de ladite seconde surface du substrat, de préférence au moins une portion surfacique éclairée se présentant sensiblement sous la forme d'au moins une ligne ou d'au moins une bande rectiligne ou se présentant sensiblement sous la forme d'au moins un disque, d'au moins un point et/ou d'au moins une zone de surface carrée ou sensiblement carrée.
De cette sorte on obtient un produit dit « structuré » et quasiment toutes les géométries sont possibles, ce qui permet de répondre aux demandes variées intéressant les différentes branches de l'industrie qui utilisent ce type de produit.
De manière avantageuse, la structure spatiale des radiations ou des rayons lumineux permettant la photopolymérisation résulte de la figure d'interférence obtenue en combinant au moins deux ondes évanescentes cohérentes créées par au moins deux rayons lumineux mis en interférence avant d'atteindre ladite première face du substrat sur lequel se trouvent les substances réactives à la fin de l'étape c).
Ceci a comme avantage de permettre la fabrication de structures optimisant la transduction optique du capteur tout en augmentant la surface spécifique du PEM.
De manière particulièrement efficace le procédé selon l'invention est encore caractérisé en ce que la photopolymérisation de l'étape d) s'effectue en déplaçant les radiations ou rayons lumineux, de préférence par un déplacement piloté, et plus préférentiellement par un déplacement piloté et programmable par ordinateur. On peut ainsi automatiser complètement le procédé et diminuer les coûts de fabrication et améliorer la qualité et/ou garantir un niveau de qualité requis.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il met en œuvre au moins une entité ou molécule cible choisie dans le groupe formé par :
- les aminoacides, les oses, les lipides, les nucléosides, les nucléotides, les oligomères et polymères obtenus à partir des entité ou molécules précédentes, tels que notamment les peptides, protéines, acides nucléiques, oligosaccharides et polysaccharides,
- les entités ou molécules biologiquement actives, tels que les médicaments, notamment les antibiotiques, les toxines, les enzymes, les agents de dopage, les pesticides, insecticides, fongicides et herbicides,
- les substances explosives,
- les nanoparticules,
- les cellules animales ou humaines., telles que les bactéries, les levures et les cellules d'eucaryotes,
- les virus,
- les champignons, et
- les tissus cellulaires.
Evidemment, il est possible dans le cadre de la présente invention, de fabriquer de tels matériaux ne présentant qu'un seul et unique type d'empreinte (destiné à ne fixer qu'une seule entité ou molécule cible, par exemple un seul anticorps spécifique) de même qu'on peut prévoir plusieurs types différents d'empreintes (par exemple pour une série de molécules de nature ou de taille similaire ou ayant un même type de fonctionnalité chimique ou de récepteur biologique), ce quelque soit la densité de l'empreinte ou des différents types d'empreintes présente à la surface (film mince) et ou dans le matériau (cage, réseau tridimensionnel), c'est-à-dire le nombre d'empreintes par m2 ou m3. A titre d'exemple non limitatif, la densité des empreintes peut être comprise entre 1018 et 1028 pour une empreinte de taille comprise entre 0,5 nm et 100 μm.
On peut naturellement faire varier la densité selon le type d'empreinte si l'on est en présence d'un matériau qui possède plusieurs genres d'empreintes différentes.
Par matériau, au sens de la présente invention, il faut comprendre tous les types de polymères et copolymères organiques ou inorganiques habituellement mis en œuvre pour ce genre de technique et l'homme du métier saura aisément choisir les (co)polymères connus en soi qui seront adaptés à la mise en œuvre du procédé selon l'invention.
Chaque entité ou molécule cible présente au moins un site réactif, de préférence plusieurs sites de nature différente ou identique, sur lequel ou lesquels les monomères fixants vont se fixer de manière réversible lors de l'étape b) de synthèse du PEM. De la même manière, lesdites molécules fixantes peuvent être toutes identiques ou de nature différente, par exemple sous la forme d'un mélange de plusieurs types de monomères amenés à réagir chacun avec un type correspondant de site réactif de la molécule ou entité cible.
Selon une autre caractéristique, le procédé selon l'invention est donc caractérisé en ce qu'il met en œuvre au moins un monomère fixant choisi dans le groupe formé par les composés présentant, d'une part, une première fonction permettant au moins une liaison faible et/ou de coordination et/ou covalente réversible entre ledit ou lesdits monomères fixants, et au moins une entité ou molécule cible assurant ainsi au moins une liaison réversible entre ledit polymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) finalement obtenu (à l'issue du procédé) et ladite ou lesdites entités ou molécules cibles et, d'autre part, au moins une seconde fonction polymérisable avec au moins un autre monomère fixant identique ou différent lui-même ou eux-mêmes fixés réversiblement à au moins une molécule cible identique ou différente, ladite seconde fonction étant choisie dans le groupe formé par les monomères comprenant au moins une fonction polymérisable par polymérisation radicalaire, anionique ou cationique, de préférence au moins une fonction (méth)acrylate, ou vinyle.
Avantageusement, le ou les monomères fixants présentent au moins une seconde fonction polymérisable avec un autre monomère réticulant choisi dans le groupe formé par les monomères comprenant au moins une fonction polymérisable par polymérisation radicalaire, anionique ou cationique, de préférence au moins une fonction (méth)acrylate, ou vinyle.
Lesdits composés fixants présentent comme seconde fonction une fonction choisie dans le groupe formé par les fonctions hydroxyle, acide, ester, amide, aminé, thiol, éther, amidine, guanidine, aldéhyde et cétone.
Ainsi, afin de créer le matériau à empreinte moléculaire(s) ou le PEM proprement dit, chaque monomère fixant dispose donc en plus d'au moins une première fonctionnalité ou fonction lui permettant de se lier de façon réversible à ladite molécule ou entité cible également d'au moins une autre seconde fonctionnalité ou fonction chimique lui permettant de se lier, cette fois de façon permanente (par exemple, par liaisons covalentes) à une ou plusieurs autres fonctionnalités correspondantes d'un monomère fixant du même type ou d'un type différent, de la même molécule cible ou d'un monomère fixant d'une autre cible et/ou à au moins un monomère réticulant intermédiaire adapté.
De préférence, ces première(s) fonctionnalité(s) réversible(s) et seconde(s) fonctionnalité(s) permanente(s) sont, d'un point de vue stérique, suffisamment éloignées les unes des autres de façon à éviter ou au moins de minimiser une quelconque interaction néfaste. A titre d'exemple non limitatif on peut, par exemple citer les chaînes linéaires ou ramifiées du type alkyle présentant à l'une de leur extrémité une première fonctionnalité de fixation réversible avec un site de la molécule ou entité cible par exemple un groupement -OH qui formera une liaison faible réversible du type «liaison ou pont hydrogène » au niveau du site de ladite molécule ou entité cible et, à l'autre extrémité de la chaîne et/ou sur des embranchements ou ramifications latérales relativement éloignées de ce groupement -OH, un ou plusieurs groupements insaturés du type vinyle aptes à former des liaisons fortes et permanentes par polymérisation ou condensation (liaison covalentes) avec d'autres monomères fixants ou réticulants ou espèces réactives analogues présentes de sorte à former une structure bi ou tridimensionnelle entourant au moins partiellement ladite molécule ou entité cible. Dans le cas d'un réseau tridimensionnel on veillera à ce que le départ de la molécule ou entité cible, une fois le PEM formé, puisse encore se faire de façon satisfaisante en générant une structure suffisamment poreuse et de surface spécifique maximale, de sorte à ne pas bloquer ou complètement piéger les molécules ou entités cibles dans le PEM formé. L'homme du métier saura adapter le choix des molécules ou monomères fixants et/ou réticulants en fonction de la nature, de la taille et des propriétés (site(s) actif(s)) de la molécule cible au cas par cas.
De manière avantageuse, on pourra également choisir en outre cette seconde fonction de telle manière que l'unité déjà constituée d'une molécule cible entourée de monomère(s) fixant(s) se fixe de façon permanente à un autre monomère fixant compatible d'autre unité de même type (molécule ou entité cible identique ou différente et monomère identique ou différent fixé réversiblement). Dans ce cas, peu ou pas de monomères réticulants sont nécessaires.
Dans le cas où la présence d'un ou de plusieurs monomères réticulants est souhaitée ou indispensable, on met, de préférence en œuvre au moins un monomère réticulant multifonctionnel choisi dans le groupe formé par :
- les monomères polymérisables par polymérisation radicalaire, de préférence à base de monomères (méth)acrylate ou vinyle, par polymérisation cationique ou anionique, de préférence à base d'époxydes ou de thiol-ènes , ou
- les matériaux hybrides photopolymérisables tels que les matériaux sol-gel hybrides préparés à partir d'un précurseur, de préférence le 3-méthacryloxypropyl-triméthoxysilane ou le 3- glycidyloxypropyltriméthoxysilane.
En ce qui concerne le substrat utilisé, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il met avantageusement en œuvre un substrat de support homogène et isotrope. De manière préférée, ledit substrat de support est préférentiellement choisi dans le groupe formé par le verre, le quartz, le silicium, le germanium, le carbure de silicium, l'oxyde d'étain-indium et tous les polymères organiques ou inorganiques adaptés. Selon une autre caractéristique le procédé selon l'invention met en œuvre au moins un système photosensible présentant préférentiellement une absorption efficace dans le domaine spectral des longueurs d'ondes UV compris entre 150 nm et 400 nm ou visible compris entre 400 nm et 800 nm.
Ceci a l'avantage important de pouvoir travailler dans un domaine spectral large englobant le domaine visible qui rend les manipulation plus simples et moins onéreuses. Un autre avantage de l'utilisation de la lumière visible pour la polymérisation réside dans le fait qu'il devient ainsi possible de travailler avec des cibles et/ou des monomères qui ne sont pas utilisables (incompatibles) avec une radiation UV.
Dans un mode de réalisation particulier, le système photosensible est constitué d'un seul type de composé(s) fonctionnant directement par une réaction de coupure photoinduite de type dit « par α et/ou β-clivage », de préférence au moins choisi(s) dans le groupe formé par les éthers de benzoïne, les acétophénones substituées, les dérivés des phosphine-oxydes, les amino-cétones, les oxysulfonyl-cétones, les sulfonyl- cétones, les métallocènes et plus préférentiellement le bis(η5- 2,4 cyclopentadien-l-yl)-bis-[2,6-difluoro-3-(lH-pyrrol-l-yl)phényl] titanium ou de l'un de ces dérivés et les composés de type azo, préférentiellement l'azobisisobutyronitrile (AIBN).
Selon une variante, ledit système photosensible est constitué d'une association de deux types de composé(s) fonctionnant par réaction d'arrachement d'hydrogène et/ou transfert d'électron, l'un photoamorceur et l'autre, photosensibilisateur, ledit ou lesdits composés photoamorceurs étant choisis dans le groupe formé par :
- les aminés faiblement basiques, de préférence tertiaires, et plus préférentiellement les hydroxy-alkylamines, en particulier la méthyldiéthanolamine, les benzylamines, les dérivés d'aniline, et plus particulièrement le paradiméthylaminobenzoate d'éthyle, la N- phénylglycine (NPG), et
- l'acide ascorbique, ledit ou lesdits composés photosensibilisateurs étant choisis dans le groupe formé par les acridines, de préférence l'Acriflavine ou l'Acridine Orange, les phénazines, de préférence la Safranine O, les oxazines, les thiazines, de préférence le Bleu de Méthylène ou la thionine, les xanthènes, de préférence lΕosine Y, le Rosé Bengale ou l'Erythrosine, les rhodamines, les thioxanthènes, les polyméthines, les cétocoumarines et les thioxanthones, le système photosensible comportant comme principe actif une association d'Eosine Y et de N-phénylglycine (NPG) étant particulièrement préféré.
Selon une autre variante, le système photosensible SP est constitué d'une association de deux types de composé(s) fonctionnant par transfert d'énergie, l'un photoamorceur et l'autre photosensibilisateur, ledit ou lesdits composés photoamorceurs étant de préférence choisis dans le groupe formé par les éthers de benzoïne, de préférence la 2,2-diméthoxy-2- phényl acétophénone ou les acétophénones substituées telles que le 2- hydroxy-2-méthyl-l-phényl-propan-l-one ou le 2-méthyl-l-[4- (méthylthio)phényl]-2-morpholinopropan-l-one et ledit ou lesdits composés photosensibilisateurs fonctionnant par transfert d'énergie étant choisis dans le groupe formé par les dérivés de la thioxanthone, de préférence l'isopropylthioxanthone ou le chlorothioxanthone, les couramines ou leurs dérivés.
De manière particulièrement intéressante, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que, préalablement à l'étape c), on pourvoit le support sur sa première face destinée à recevoir les substances réactives, d'au moins une zone prétraitée constituée d'une couche d'un matériau diélectrique, de façon à réaliser une modification chimique de la surface dudit substrat pour générer des doubles liaisons co-polymérisables, un greffage chimique ou une adsorption physique du système photosensible et/ou du (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) à fabriquer, ledit matériau diélectrique étant, de préférence déposé et choisi dans le groupe formé par les alkoxysilanes.
Avantageusement, on prévoit que, préalablement à l'étape c), on pourvoit le support sur sa première face destinée à recevoir les substances réactives, d'au moins une zone prétraitée constituée d'une couche d'un métal apte à présenter des propriétés de résonance plasmonique permettant d'utiliser l'énergie de Tonde de plasmons générée par l'interaction entre ladite couche métallique et les radiations ou rayonnements lumineux appliquées, de préférence un métal déposé choisi dans le groupe formé par l'or et l'argent. Ledit prétraitement formant ladite zone prétraitée s'effectue sur l'ensemble ou l'intégralité de ladite première face du substrat. En variante, ledit prétraitement formant ladite zone prétraitée s'effectue uniquement sur une ou certaines portions surfaciques de ladite première surface dudit substrat, de préférence au moins sur une portion surfacique exposée aux radiations ou rayonnements lumineux, sur au moins une ligne ou d'au moins une bande rectiligne sur au moins un disque, au moins un point et/ou au moins une zone de surface carrée ou sensiblement carrée.
La présente invention a également pour objet un polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) susceptible d'être obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'invention, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un film d'une épaisseur comprise entre 0, 1 nm et 10 μm, de préférence sous la forme d'un film d'épaisseur constante ou sensiblement constante ainsi qu'un polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) susceptible d'être obtenu par la mise en œuvre dudit procédé selon l'invention, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un film spatialement structurée, de préférence présentant des motifs dont la dimension critique est comprise entre 50 nm et 1 mm.
Elle a également pour objet l'utilisation d'un polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'invention pour la fabrication d'un détecteur qualitatif et/ou quantitatif de la présence d'au moins une entité ou molécule cible dans un échantillon à analyser ainsi qu'un détecteur qualitatif et/ou quantitatif d'au moins une entité ou molécule cible dans un échantillon à analyser comprenant au moins un (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon ladite invention.
La présente invention a encore pour objet une utilisation d'un polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'invention pour la fabrication d'un capteur réversible d'au moins une entité ou molécule cible ainsi que le capteur réversible d'au moins une entité ou molécule cible comprenant au moins un (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) obtenu par la mise en œuvre dudit procédé.
Enfin, elle a encore pour objet l'utilisation d'un polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) obtenu par la mise en œuvre dudit procédé la fabrication d'un dispositif de séparation par affinité pour au moins une entité ou molécule cible et le dispositif de séparation par affinité pour au moins une entité ou molécule cible comprenant au moins un (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) (PEM) obtenu par la mise en œuvre dudit procédé.
Dans un exemple non limitatif, la molécule cible utilisée comme modèle pour démontrer l'impression du matériau polymère est le propranolol (beta-bloquant). L'intérêt de cette molécule réside entre autres dans sa chiralité : Si l'un des énantiomères est utilisé pour générer l'empreinte, l'autre constitue un excellent contrôle de la sélectivité du PEM.
La sélectivité des polymères bruts synthétisés pour une molécule donnée peut être caractérisée à l'aide de différents moyens : utilisation de marqueurs fluorescents ou radiologiques, chromatographie en phase liquide (tests à l'équilibre).
Dans certains cas, l'utilisation pratique de ce matériau pour le développement d'un capteur chimique suppose de pouvoir induire une structuration à l'échelle micrométrique. Pour y parvenir, le procédé selon l'invention a été développé. Il permet de confiner le volume d'interaction entre la lumière et la matière grâce à une irradiation par les ondes évanescentes. Ces ondes sont produites par réflexion totale d'un faisceau à une interface. Le champ ainsi produit a une portée limitée et surtout contrôlable, ce qui permet de fabriquer des films photopolymère d'épaisseur comprise en quelques nm et quelques centaines de nanomètres.
Il a été validé que ce concept pouvait être étendu à un mélange photopolymérisable compatible avec la technique d'impression moléculaire. Le système photosensible précédemment décrit a été adapté pour pouvoir répondre aux exigences des PEM, notamment en terme de constante d'acidité des différents composants. L'épaisseur du film est directement reliée au temps d'irradiation et à la puissance du faisceau utilisé. Dans ces conditions, l'épaisseur du film obtenu peut être facilement fixée entre quelques nm et quelques centaines de nm.
De même, la dimension latérale des objets polymères fabriqués peut facilement être réduite à quelques centaines de μm en utilisant un faisceau focalisé. Dans ce cas, des structures complexes peuvent être inscrites, en déplaçant le faisceau laser sur l'interface prisme/formulation. Un autre point très intéressant est relatif à la possibilité de créer une structure poreuse qui peut être contrôlée à travers l'utilisation d'un solvant porogène (par exemple du toluène). En utilisant une source lumineuse spatialement non-homogène, il est possible d'induire une structuration des plots de polymère créés par photopolymérisation par onde évanescente. En particulier, il a été démontré que la figure d'interférence créée par la combinaison de deux ondes évanescentes cohérentes permet d'induire une structuration périodique des films polymères imprimés, d'épaisseur nanométrique.
Les domaines d'application de l'invention principaux sont les biocapteurs, les capteurs chimiques... Les techniques de structuration de la surface de matériaux polymères possibles grâce au procédé selon l'invention présentent un intérêt important pour d'autres applications que les capteurs, notamment dans les afficheurs (optimisation de l'extraction de la lumière générée dans les couches électroluminescentes) ou dans les dispositifs photo voltaïques (optimisation de l'interaction de la lumière incidente avec le matériau actif) ou dans les coatings pour largage de produits actifs.
Parmi les principaux avantages techniques et économiques on peut citer le fait que la présente invention permet la synthèse de PEM soit sous forme de films de très faibles épaisseurs, soit sous forme de nanostructures, la polymérisation pouvant être contrôlée et confinée dans un espace précisément défini. La synthèse in situ sur la surface du transducteur est rendue possible, et autorise, a priori une utilisation directe du capteur.
Les mélanges réactionnels classiques connus de l'homme du métier peuvent être utilisés en les réadaptant facilement, ce qui ouvre la voie à la large gamme de molécules cibles susvisée. L'amorceur de photopolymérisation sera choisi de façon judicieuse par l'homme du métier afin de ne pas interférer avec l'impression moléculaire.
L'invention va maintenant être illustrée à l'aide des exemples non limitatifs suivants :
1) Exemple 1 :
Le tableau ci-dessous donne des exemples de formulations étudiées dans le cadre de l'exemple 1 de la présente invention.
Tableau 1 : Formulations de l'exem le 1
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000019_0001
Mode opératoire :
On prépare une solution A en pesant 20 mg de S-propanolol et en y ajoutant 52,6 μl de MAA. On sonique l'ensemble jusqu'à dissolution complète puis on ajoute les 492 μl de Triméthylolpropane triméthacrylate.
On prépare de même une solution B en pesant 2 mg d'Eosine Y et en y ajoutant 100 μl de diglyme. On sonique à nouveau l'ensemble jusqu'à dissolution complète.
On prépare une solution C en pesant 6 mg de N-phényl Glycine et en y ajoutant 200 μl de diglyme. On sonique l'ensemble jusqu'à dissolution complète.
Dans le noir, on mélange d'abord la solution C avec la solution B. Puis on ajoute la solution A à la solution précédemment obtenue pour obtenir le mélange ou solution finale.
Comme on peut le voir schématiquement sur la figure 1, le montage expérimental de base pour la fabrication de PEM consiste essentiellement en une source laser (par exemple un laser argon ionisé de 5 W longueur d'onde de 514,5 nm de la société Spectra-Physics) émettant un rayon focalisé, passant par un diaphragme et une lentille avant d'être réfléchi par un miroir pour venir irradier la solution finale à photopolymériser précédemment préparée. Pour ce faire, le rayon traverse d'abord un prisme en verre à haut indice de réfraction (n = 1,623) qui repose sur les bords d'une sorte de cuvette ou de récipient (en un matériau quelconque adapté, notamment de l'aluminium) et qui contient ladite solution dont l'indice de réfraction est de n = 1,48. Ladite cuvette présente généralement une profondeur de 1 mm. Le prisme précité est placé de telle sorte qu'il se forme un contact surfacique homogène (continu) entre la solution à photopolymériser et ce dernier, notamment en évitant toute présence de bulle d'air.
Il se forme alors à l'interface prisme/solution des ondes évanescentes qui photopolymérisent la solution susvisée et forment le PEM souhaité. De manière plus précise, la puissance du laser utilisé à ladite longueur d'onde est de 150 mW/cm2. Le faisceau laser est polarisé linéairement et présente une répartition gaussienne, caractéristique d'un laser monomode de type TEM00.
Pour une telle intensité lumineuse, les temps de polymérisation vont de quelques fractions de secondes à quelques dizaines de secondes.
Le faisceau brut gaussien peut être utilisé directement pour produire la photopolymérisation du mélange, en solution ou mis en forme par le dispositif optique schématisé à la figure 1.
Ce dispositif consiste alors en un filtre spatial (ensemble consitué d'un objectif de microscope, micro trou et lentille convergente) ou un dépoli tournant (ensemble constitué de deux lentilles et une lame diffusante mise en rotation). Dans cette configuration, le but est de produire une tache lumineuse homogène sur la surface du prisme.
Après irradiation, le prisme est enlevé de la cuvette et rincé avec de l'éthanol. Ce rinçage permet d'éliminer la couche de monomère n'ayant pas réagi et de libérer les empreintes des molécules cibles.
L'évolution de l'épaisseur du film de PEM est proportionnelle (sensiblement linéaire) au logarithme de la dose lumineuse utilisée pour induire la photopolymérisation.
L'épaisseur du film de PEM peut être facilement choisie entre 10 nm et 700 nm en ajustant l'intensité de l'onde incidente et le temps d'exposition, c'est-à-dire en faisant varier la dose lumineuse (reçue) entre environ 30 mJ/cm2 et 1 500 mJ/cm2.
Selon une variante représentée schématiquement à la figure 2, on peut fabriquer le film de PEM sur un substrat plan et transparent, et non directement sur le prisme comme décrit sur la figure 1. Dans cette configuration, et comme illustré schématiquement à la figure 2, un liquide d'adaptation d'indice est ajouté entre le prisme (du type de celui utilisé précédemment) et une lame plate à haut-indice de réfraction afin de réaliser le couplage optique entre le prisme et ladite lame "haut-indice". Le but est de supprimer les interfaces optiques entre ces deux éléments afin de garantir Ia production de l'onde évanescente seulement sur l'interface entre ladite lame haut-indice et la formulation pour l'obtention du PEM.
L'utilisation de cette configuration permet de former le Film de PEM sur un substrat transparent dans le vert (environ 514 nm) dont la seule caractéristique indispensable est de présenter un indice de réfraction supérieur à celui de la formulation PEM utilisée (1,48 dans le cas décrit).
Les figures 4 et 5 illustrent des clichés de PEM obtenus avec le procédé selon l'invention en utilisant le dispositif de la figure 1 ou un dispositif similaire.
Pour la figure 4, on peut observer un film de 500 μm x 100 μm de polymère à empreinte moléculaire selon l'invention d'une épaisseur d'environ 40 nm.
La formulation dans ce cas est celle décrite dans le tableau 1 de l'exemple 1. Le montage utilisé dans ce cas était celui de la figure 1. La dose lumineuse appliquée était de 27 mJ/cm (puissance lumineuse 53 mW/cm") avec un angle d'incidence entre le faisceau lumineux et la normale au prisme de 70°, garantissant ainsi la formation d'une onde évanescente.
Pour la figure 5, on distingue une image obtenue en microscopie à force atomique (AFM) qui représente un détail de la figure 4 (taille de l'image : 1 μm x 1 μm).
Elle montre la structure poreuse obtenue par addition dans la formulation photopolymérisable d'un solvant porogène (ici le diéthylène glycol diméthyléther) dans le film PEM obtenu grâce à la mise en œuvre du procédé selon l'invention.
La figure 6 représente un exemple de microstructures obtenues dans le film PEM fabriqué par le procédé selon l'invention pour une formulation identique à celle de l'exemple 1 mais en utilisant le dispositif selon la figure 3 (image AFM). Dans ce cas, les lignes ont été obtenues par interférence entre les deux ondes évanescentes cohérentes. La modulation d'épaisseur est de l'ordre de 100 nm et la période de la structure de l'ordre de 500 nm. Les conditions d'irradiation étaient les suivantes : 30 mJ/cm2 pour une puissance incidente dans chaque faisceau laser de 53 mW/cm2.
Selon une autre variante représentée schématiquement à la figure 3 on peut dans cette configuration faire en sorte que le faisceau délivré par le laser ou mis en forme par un dispositif optique (filtre spatial ou dépoli tournant) soit séparé par un dispositif optique adapté (lame séparatrice ou cube séparateur). Les 2 faisceaux ainsi formés sont alors renvoyés à l'intérieur du prisme par un jeu de miroirs. Dans la zone de recouvrement des deux faisceaux, un phénomène d'interférence classique se produit. La conséquence avantageuse en est la production d'une répartition sinusoïdale de l'intensité lumineuse qui va être utilisée pour induire une modulation de la surface du film de PEM obtenu. La période de cette modulation peut facilement être ajustée entre 170 nm et 32 μm en modifiant l'angle existant entre les 2 faisceaux précités. Le film de PEM structuré peut être également formé sur une lame "haut-indice" (cf. ci-dessus) en adaptant le montage comme décrit dans l'exemple de la figure 2.
Exemple 2 :
En analogie avec l'approche décrite dans l'exemple 1, un PEM peut être synthétisé en utilisant un amorceur de typ dit « azo ». L'exemple décrit la synthèse d'un PEM sélectif pour l'herbicide dont le principe actif est l'acide 2,4-dichlorophénoxyacétique (2,4-D).
Tableau 2 : ] Formulation de l'exemple 2
Fonctions Produits Quantités employées
Molécule cible 2,4-D 1 mmol
Monomère fixant 4-vinylpyridine 4 mmol
Triméthylolpropane
Monomère réticulant 8 mmol triméthacrylate
Système photosensible Azo-bis-
0 ,28 mmol (amorceur) isobutyronitrile
Solvant porogène Eau/MeOH 4 :l 3 ml
Le mélange est bulle avec de l'argon et déposé sur le substrat en verre à haut indice sur lequel le PEM doit être synthétisé. Le substrat est ensuite assemblé avec un prisme dans un assemblage analogue ou identique à celui utilisé dans l'exemple 1.
L'assemblage est placé dans une chambre sous atmosphère inerte et la polymérisation est amorcée en irradiant le mélange avec un laser d'une longueur d'onde de 364 nm. Après un temps de polymérisation approprié (de l'ordre de quelques secondes), des taches fines de PEM sont obtenues sur la surface du substrat de verre.
Les résultats obtenus sont comparables à ceux de l'exemple 1.
Exemple 3 : Polymérisation en mode SPR
En analogie avec l'approche décrite dans l'exemple 1, un PEM peut être synthétisé en mode dit « SPR » (c'est-à-dire Surface Plasmonic Résonance). L'exemple décrit la synthèse d'un PEM sélectif pour le beta- bloquant propranolol. La formulation employée dans cet exemple correspond encore une fois à celle utilisée dans l'exemple 1.
Sur un substrat en verre à haut indice sont successivement déposés une première couche de 2 nm d'épaisseur de Cr comme couche d'apprêt servant avantageusement à assister le dépôt d'une seconde couche de 47 nm d'épaisseur d'or. Les deux couches peuvent être déposées par toute technique connue usuelle pour l'homme du métier, préférentiellement par évaporation.
Le mélange à polymériser est bulle avec de l'argon et déposé sur le substrat coté or. Le substrat est ensuite assemblé avec un prisme dans un assemblage comme celui utilisé dans l'exemple 1.
L'assemblage est également placé dans une chambre sous atmosphère inerte. La polymérisation est amorcée en irradiant le mélange réactionnel par un laser de 532 nm, d'un puissance de 1 mW, pompé par diode à travers le prisme de l'exemple 1, la solution liquide à polymériser étant déposée sur le support en verre recouvert de Cr, lui-même recouvert d'or. Comme on peut le voir sur la Figure 7, le rayon laser incident pénétre le prisme de section verticale en forme de trapèze (petit côté vers le bas) placé directement sous le substrat en verre (épaisseur = 500 μm ; indice de réfraction = 1,623) par la face oblique gauche, traverse le substrat et se réfléchit sur la couche d'or où il fait naître des ondes évanescentes dans la solution mise à réagir par photopolymérisation, pour repartir de façon symétrique par rapport à la direction verticale (axe X-X') selon la même valeur angulaire (par rapport à l'horizontale ; axe X-X') et ressortir sur la face oblique symétrique droite dudit prisme. Après un temps de polymérisation approprié (de quelques secondes à quelques minutes selon l'épaisseur désirée), des taches fines de PEM sont obtenues sur la surface d'or.
Exemple 4 : Fabrication de réseaux de PEM pour l'application en tant que puce biomimétique
Fabrication :
Des substrats de verre à haut indice sont silanisés par méthacryloyl triméthoxysilane permettant une fixation de PEM par co- polymérisation via des liaisons covalentes. Le substrat en verre est assemblé avec un prisme pour la polymérisation par onde évanescente comme décrit dans l'exemple 1 et l'assemblage est monté sur une platine de microdéplacement X-Y. Ceci permet de déplacer le substrat sur lequel le PEM doit être synthétisé de façon perpendiculaire à l'onde évanescente créée par le faisceau laser. Après chaque étape de polymérisation, le substrat est déplacé en direction X et/ou Y afin de synthétiser un nouveau plot à une distance définie. De cette façon, un réseau de plots de PEM est finalement obtenu qui constitue la puce biomimétique. A côté de ce réseau de PEM, un certain nombre de plots de polymère sans empreintes moléculaires est synthétisé comme témoins.
La puce est lavée pendant 3 fois 1 h avec un mélange méthanol/H2O 9:1, puis 2 fois pendant 30 min. avec du méthanol et séché sous flux d'azote.
Utilisation : Criblage de molécules multiplexe et/ou à haut débit
Les plots de PEM sur la puce sont mis en contact avec une solution contenat une concentration constante d'un dérivé fluorescent de la molécule cible, et une autre molécule comme compétiteur. Apres un temps d'incubation de 1 h, la puce est analysée par un lecteur de fluorescence pour quantifier la fluorescence émise par les plots de PEM.
Si le compétiteur se fixe sur les sites de reconnaissance du PEM, le dérivé fluorescent de la molécule cible ne se fixe pas ou se fixe dans une moindre mesure et le plot correspondant (témoin) n'est pas fluorescent ou moins fluorescent. Le plot réalisé en PEM adsorbe ainsi un plus grand nombre de cibles, présente une meilleure sélectivité et une meilleure affinité que le plot témoin sans empreintes. Ceci permet:
- de détecter la présence de la molécule cible dans un échantillon,
- de déterminer la concentration de la molécule cible dans un échantillon si une courbe étalon est enregistré au préalable en utilisant une gamme de concentrations de la molécule cible,
- de cribler, par leur réactivité croisée, d'autres molécules pour une éventuelle affinité pour le récepteur synthétique (PEM),
- de développer des tests à haut débit si les plots sont addressés individuellement par un système microfluidique ou par dépôt localisé des échantillons à analyser, ou si l'ensemble des plots est adressé par un système d'imagerie à l'aide d'une caméra ou d'un système de détection de fluorescence par balayage,
- de développer des tests multiplexes si plusieurs plots de PEM pour des cibles différentes sont synthétisés sur la puce.
Exemple 5 : Microextraction sur biopuce
Fabrication de la puce :
Des substrats de verre à haut indice sont silanisés par méthacryloyl triméthoxysilane permettant une fixation de PEM par co- polymérisation via des liaisons coval entes. Le substrat en verre est assemblé avec un prisme pour la polymérisation par onde évanescente comme décrit dans l'exemple 1, et l'assemblage est monté sur une platine de microdéplacement X-Y. Ceci permet de déplacer le substrat sur lequel le PEM doit être synthétisé de façon perpendiculaire à l'onde évanescente créée par le faisceau laser. Après chaque étape de polymérisation, le substrat est déplacé en direction X et/ou Y afin de synthétiser un nouveau plot à une distance définie. De cette façon, un réseau de plots de PEM est finalement obtenu qui constitue la puce biomimétique. A côté de ce réseau de PEM, un certain nombre de plots en polymère sans empreintes moléculaires est synthétisé comme témoins. La puce est lavée pendant 3 fois 1 h avec un mélange méthanol/H2O 9: 1, puis 2 fois pendant 30 min. avec du mélhanol et séché sous flux d'azote.
Utilisation :
L'échantillon contenant la molécule cible est déposé sur un plot et laissé en contact pendant un temps suffisament long pour permettre l'adsorption de la cible sur le PEM. Ensuite la puce est lavée pour éliminer les molécules adsorbées de façon non-spécifique, puis une solution d'élution est déposée sur le plot. Après incubation, la solution qui contient maintenant la molécule cible est prélevée et analysée par une méthode classique pour détection et/ou la quantification de la cible.
L'utilisation de plusieurs plots en parallèle permettra d'extraire plusieurs échantillons en même temps.
Exemple 6 : Fabrication de microcanaux de PEM pour la microséparation par chromatographie d'affinité
Des PEM sont synthétisés sous la forme d'une ligne ou d'une bande rectiligne sur un substrat plan. Le substrat est assemblé dans un système microfluidique qui permet de créer un canal le long du PEM. A la fin du canal un détecteur est monté permettant de détecter le passage de la molécule cible. A l'aide d'une pompe une solution contenant la molécule cible est injectée dans le canal dans un flux continu. L'affinité de la cible pour le PEM fait qu'elle est soit retenue, soit ralentie, par le PEM. Dans le cas de la rétention, elle sera éluée par injection d'un solvant d'élution et collectée dans une fraction. Dans le cas où elle est ralentie, des fractions sont collectées à la sortie du canal et la fraction contenant la molécule cible identifié via le signal du détecteur.
Exemple 7 : Capteur interférométrique
Le PEM est synthétisé selon un procédé caractérisé en ce que la structure spatiale du rayon lumineux permettant la photopolymérisation résulte de la figure d'interférence obtenue en combinant au moins deux ondes évanescentes cohérentes créées par au moins deux rayons lumineux mis en interférence avant d'atteindre le substrat sur lequel se trouvent les substances réactives (voir Fig. 3 et 6 avec une solution selon l'exemple 1).
Le PEM ainsi microstructuré est utilisé dans un capteur basé sur l'interférométrie optique. La figure 8 décrit, à titre indicatif, le principe général schématique de transduction d'un capteur interféromètre optique utilisant un PEM comme élément de reconnaissance.
La diffraction de l'onde guidée de longueur d'onde est représentée avant (ligne continue) et après (lignes pointillées) modification de l'indice de réfraction du PEM due à l'adsorption de la molécule cible.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de fabrication d'un (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s), éventuellement sous la forme d'un film de (co)polymère, comprenant essentiellement les étapes consistant à : a) choisir au moins une entité ou molécule cible destinée à être fixée de manière réversible sur ledit (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) à fabriquer ; b) fixer de manière réversible à ou sur ladite au moins une entité ou molécule cible une ou plusieurs unités d'au moins un monomère fixant de sorte à obtenir, sur la ou les entités ou molécules cibles, un ou une pluralité de monomères pouvant polymériser entres eux directement, et/ou indirectement par l'intermédiaire d'au moins un monomère réticulant multifonctionnel, ce afin de former, après polymérisation, un réseau polymérique tridimensionnel constituant ledit (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) ; c) mettre en contact, sur la première des deux faces d'un substrat de support, les entités ou molécules cibles, le ou les monomères fixants et, le cas échéant, le ou les monomères réticulants multi fonctionnels avec au moins un système photosensible adapté ; d) photopolymériser, sous l'action d'au moins une radiation ou un rayon lumineux et à l'aide dudit ou desdits systèmes photosensibles, ledit ou lesdits monomères fixants entre eux, le cas échéant en les reliant entre eux par l'intermédiaire dudit ou desdits monomères réticulants multifonctionnels pendant qu'au moins une partie des entités ou molécules cibles reste fixée au(x)dit(s) monomère(s) fixant(s), caractérisé en ce que pour réaliser cette photopolymérisation on irradie, l'autre, seconde face dudit substrat, lequel substrat porte les substances réactives précitées par lesdites radiations ou rayons lumineux d'une longueur d'onde comprise entre 150 nm et 1200 nm de sorte à former sur ladite première face et dans un volume de profondeur restreinte, des ondes évanescentes aptes à photopolymériser lesdits monomères fixants, et le ou les monomères réticulants multifonctionnels éventuellement présents pour former ledit (co)polymère ou film de (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s), ce sans modifier chimiquement ladite ou lesdites entités ou molécules cibles pendant ladite photopolymérisation, et en ce e) qu'on rince ensuite le (co)polymère ou film de (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) précédemment obtenu avec au moins un solvant approprié pour éliminer tout ou partie du ou des monomères fixants, du ou des monomères réticulents n'ayant pas polymérisé et tout ou partie de la ou des entités ou molécules cibles encore présentes, le cas échéant, en détachant le produit final obtenu de son substrat de support.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise en contact de l'étape c) s'effectue en déposant une ou plusieurs solutions liquides contenant la ou les entités ou molécules cibles, le ou les monomères fixants, le cas échéant le ou les monomères réticulants multifonctionnels, et le au moins un système photosensible sur le substrat.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce la mise en contact de l'étape c) se fait en présence d'au moins un agent porogène apte à former des pores dans le (co)polymère ou film de (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) que l'on souhaite obtenir, de préférence par adjonction d'une solution d'un solvant porogène ou d'une solution d'un agent porogène dans un solvant des substances réactives présentes.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il met en œuvre au moins un agent porogène conférant au (co)polymère ou film de (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) obtenu une structure poreuse dont la taille des pores est comprise entre 0,1 nm et 10 μm, et préférentiellement choisi dans le groupe formé par les solvants aqueux ou non-aqueux, organiques ou non, de préférence le diéthylène glycol diméthyléther, le toluène, les solvants chlorés et/ou les solvants perfluorés.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il met en œuvre des radiations ou rayons lumineux sous la forme d'un rayon ou faisceau de rayons lumineux, de préférence d'un rayon laser, d'une longueur d'onde comprise entre 150 nm et 750 nm, de préférence entre 500 nm et 550 nm, et plus préférentiellement entre 510 nm et 520 nm.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il met en œuvre des radiations ou rayons lumineux éclairant l'ensemble de ladite seconde surface du substrat.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il met en œuvre des radiations ou rayons lumineux spatialement structurés n'éclairant qu'une ou certaines portions surfaciques de ladite seconde surface du substrat, de préférence au moins une portion surfacique éclairée se présentant sensiblement sous la forme d'au moins une ligne ou d'au moins une bande rectiligne ou se présentant sensiblement sous la forme d'au moins un disque, d'au moins un point et/ou d'au moins une zone de surface carrée ou sensiblement carrée.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la structure spatiale des radiations ou des rayons lumineux permettant la photopolymérisation résulte de la figure d'interférence obtenue en combinant au moins deux ondes évanescentes cohérentes créées par au moins deux rayons lumineux mis en interférence avant d'atteindre ladite première face du substrat sur lequel se trouvent les substances réactives à la fin de l'étape c).
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la photopolymérisation de l'étape d) s'effectue en déplaçant les radiations ou rayons lumineux, de préférence par un déplacement piloté, et plus préférentiellement par un déplacement piloté et programmable par ordinateur.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il met en œuvre au moins une entité ou molécule cible choisie dans le groupe formé par :
- les aminoacides, les oses, les lipides, les nucléosides, les nucléotides, les oligomères et polymères obtenus à partir des entité ou molécules précédentes, tels que notamment les peptides, protéines, acides nucléiques, oligosaccharides et polysaccharides,
- les entités ou molécules biologiquement actives, tels que les médicaments, notamment les antibiotiques, les toxines, les enzymes, les agents de dopage, les pesticides, insecticides, fongicides et herbicides,
- les substances explosives,
- les nanoparticules,
- les cellules animales ou humaines, telles que les bactéries, les levures et les cellules d'eucaryotes,
- les virus,
- les champignons, et
- les tissus cellulaires.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il met en œuvre au moins un monomère fixant choisi dans le groupe formé par les composés présentant, d'une part, au moins une première fonction polymérisable avec un autre monomère fixant et/ou un monomère réticulant choisie dans le groupe formé par les monomères comprenant au moins une fonction polymérisable par polymérisation radicalaire, anionique ou cationique, de préférence au moins une fonction (méth)acrylate, ou vinyle.
12. Procédé selon la revendication 1 1, caractérisé en ce qu'il met en œuvre au moins un monomère fixant choisi dans le groupe formé par les composés présentant, d'autre part, une seconde fonction permettant au moins une liaison faible et/ou de coordination et/ou covalente réversible entre ledit ou lesdits monomères fixants, ladite ou lesdites entités ou molécules cibles assurant ainsi la liaison réversible entre ledit polymère à emρreinte(s) moléculaire(s) et ladite entité ou molécule cible.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits composés fixants présentent comme seconde fonction une fonction choisie dans le groupe formé par les fonctions hydroxyle, acide, ester, amide, aminé, thiol, éther, amidine, guanidine, aldéhyde et cétone.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il met en œuvre au moins un monomère réticulant multifonctionnel choisi dans le groupe formé par :
- les monomères polymérisables par polymérisation radicalaire, de préférence à base de monomères (méth)acrylate ou vinyle, par polymérisation cationique ou anionique, de préférence à base d'époxydes ou de thiolènes , ou
- les matériaux hybrides photopolymérisables tels que les matériaux sol-gel hybrides préparés à partir d'un précurseur, de préférence le 3-méthacryloxypropyl-triméthoxysilane ou le 3- glycidyloxypropyltriméthoxysilane.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il met en œuvre un substrat de support homogène et isotrope.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat de support est préférentiellement choisi dans le groupe formé par le verre, le quartz, le silicium, le germanium, le carbure de silicium, l'oxyde d'étain-indium et tous les polymères organiques ou inorganiques adaptés.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il met en œuvre au moins un système photosensible présentant préférentiellement une absorption efficace dans le domaine spectral des longueurs d'ondes UV compris entre 150 nm et 400 nm ou visible compris entre 400 nm et 800 nm.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le système photosensible est constitué d'un seul type de comρosé(s) fonctionnant directement par une réaction de coupure photoinduite de type dit « par α et/ou β-clivage », de préférence au moins choisi(s) dans le groupe formé par les éthers de benzoïne, les acétophénones substituées, les dérivés des phosphine-oxydes, les amino-cétones, les oxysulfonyl-cétones, les sulfonyl-cétones, les métallocènes et plus préférentiellement le bis(η5- 2,4 cyclopentadien-l-yl)-bis-[2,6-difluoiO-3-(lH-pyrrol-l-yl)phényl] titanium ou de l'un de ces dérivés et les composés de type azo, préférentiellement Pazobisisobutyronitrile (AIBN).
19. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le système photosensible est constitué d'une association de deux types de composé(s) fonctionnant par réaction d'arrachement d'hydrogène et/ou transfert d'électron, l'un photoamorceur et l'autre, photosensibilisateur, ledit ou lesdits composés photoamorceurs étant choisis dans le groupe formé par :
- les aminés faiblement basiques, de préférence tertiaires, et plus préférentiellement les hydroxy-alkylamines, en particulier la méthyldiéthanolamine, les benzylamines, les dérivés d'aniline, et plus particulièrement le paradiméthylaminobenzoate d'éthyle, la N- phénylglycine, et
- l'acide ascorbique, ledit ou lesdits composés photosensibilisateurs étant choisis dans le groupe formé par les acridines, de préférence PAcriflavine ou l'Acridine Orange, les phénazines, de préférence la Safranine O, les oxazines, les thiazines, de préférence le Bleu de Méthylène ou la thionine, les xanthènes, de préférence l'Eosine Y, le Rosé Bengale ou l'Erythrosine, les rhodamines, les thioxanthènes, les polyméthines, les cétocoumarines et les thioxanthones, le système photosensible comportant comme principe actif une association d'Eosine Y et de N-phénylglycine étant particulièrement préféré.
20. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le système photosensible est constitué d'une association de deux types de composé(s) fonctionnant par transfert d'énergie, l'un photoamorceur et F autre photosensibilisateur, ledit ou lesdits composés photoamorceurs étant de préférence choisis dans le groupe formé par les éthers de benzoïne, de préférence la 2,2-diméthoxy-2-phényl acétophénone ou les acétophénones substituées telles que le 2-hydroxy-2-méthyl-l-phényl-propan-l-one ou le 2-méthyl-l-[4-(méthylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-l-one et ledit ou lesdits composés photosensibilisateurs fonctionnant par transfert d'énergie étant choisis dans le groupe formé par les dérivés de la thioxanthone, de préférence l'isopropylthioxanthone ou le chlorothioxanthone, les couramines ou leurs dérivés.
21. Procédé selon Tune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, préalablement à l'étape c), on pourvoit le support sur sa première face destinée à recevoir les substances réactives, d'au moins une zone prétraitée constituée d'une couche d'un matériau diélectrique, de façon à réaliser une modification chimique de la surface dudit substrat pour générer des doubles liaisons co-polymérisables, un greffage chimique ou une adsorption physique du système photosensible et/ou du (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) à fabriquer, ledit matériau diélectrique étant, de préférence déposé et choisi dans le groupe formé par les alkoxysilanes.
22. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, préalablement à l'étape c), on pourvoit le support sur sa première face destinée à recevoir les substances réactives, d'au moins une zone prétraitée constituée d'une couche d'un métal apte à présenter des propriétés de résonance plasmonique permettant d'utiliser l'énergie de l'onde de plasmons générée par l'interaction entre ladite couche métallique et les radiations ou rayonnements lumineux appliquées, de préférence un métal déposé choisi dans le groupe formé par l'or et l'argent.
23. Procédé selon la revendication 21 ou 22, caractérisé en ce que le prétraitement formant ladite zone prétraitée s'effectue sur l'ensemble ou l'intégralité de ladite première face du substrat.
24. Procédé selon la revendication 21 ou 22, caractérisé en ce que le prétraitement formant ladite zone prétraitée s'effectue uniquement sur une ou certaines portions surfaciques de ladite première surface dudit substrat, de préférence au moins sur une portion surfacique exposée aux radiations ou rayonnements lumineux, sur au moins une ligne ou d'au moins une bande rectiligne sur au moins un disque, au moins un point et/ou au moins une zone de surface carrée ou sensiblement carrée.
25. Polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) susceptible d'être obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un film d'une épaisseur comprise entre 0, 1 nm et 10 μm, de préférence sous la forme d'un film d'épaisseur constante ou sensiblement constante.
26. Polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) susceptible d'être obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 24 ou selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un film spatialement structurée, de préférence présentant des motifs dont la dimension critique est comprise entre 50 nm et 1 mm.
27. Utilisation d'un polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 24 ou selon la revendication 25 ou 26 pour la fabrication d'un détecteur qualitatif et/ou quantitatif de la présence d'au moins une entité ou molécule cible dans un échantillon à analyser.
28. Détecteur qualitatif et/ou quantitatif d'au moins une entité ou molécule cible dans un échantillon à analyser comprenant au moins un [co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 24 ou selon la revendication 25 ou 26.
29. Utilisation d'un polymère ou copolymère à empreinte(s) .τioléculaire(s) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 24 ou selon la revendication 25 ou 26 Dour la fabrication d'un capteur réversible d'au moins une entité ou nolécule cible.
30. Capteur réversible d'au moins une entité ou molécule cible comprenant au moins un (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 24 ou selon la revendication 25 ou 26,
31. Utilisation d'un polymère ou copolymère à empreinte(s) moléculaire(s) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 24 ou selon la revendication 25 ou 26 pour la fabrication d'un dispositif de séparation par affinité pour au moins une entité ou molécule cible.
32. Dispositif de séparation par affinité pour au moins une entité ou molécule cible comprenant au moins un (co)polymère à empreinte(s) moléculaire(s) obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 24 ou selon la revendication 25 ou 26.
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