DEVELOPMENT OF AN ELECTROCHEMICAL BIOSENSOR FOR THE DETECTION OF CANCER

Abstract

The work presented in this thesis aims the development of electrochemical sensors for detecting two important metabolism-based cancer biomarkers, lactic acid (LA) and pyruvic acid (PA), using different approaches and exploring new techniques for synthesizing nanomaterials as the sensing supports. The main goal of our work is to prepare a novel electrochemical sensor with eco-friendly method using low-cost materials for monitoring cancer biomarkers. For that purpose, graphene nanocomposites, copper and copper oxides, and green synthesized silver nanoparticles were employed. Furthermore, the molecularly imprinted polymer strategy was investigated as an alternative for natural receptors to detect lactic acid. Various electrochemical methods were used to study the developed sensors, such as cyclic voltammetry (CV), deferential pulse voltammetry (DPV), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) also. Two electrochemical sensors were proposed; the first one for LA detection based on rGO-AgNPs coupled with electropolymerized molecularly imprinted polymer (MIP) and reached a detection limit of 0.726 µM with a linear range from 10 to 250 µM. The second for PA detection is based on copper hybrid phases nanoparticles supported on reduced graphene oxide using the thermal calcination method as sensing support. The PA sensor reached a very low detection limit of 1.21µM using DPV as a sensitive method with a wide dynamic range between 5 and 370µM. The proposed sensors were validated in real serum samples Le travail présenté dans cette thèse vise le développement de capteurs électrochimiques pour détecter deux importants biomarqueurs du cancer basés sur le métabolisme, l'acide lactique (LA) et l'acide pyruvique (PA), en utilisant différentes approches et en explorant de nouvelles techniques de synthèse de nanomatériaux comme supports de détection. L'objectif principal de notre travail est de préparer un nouveau capteur électrochimique avec une méthode écologique utilisant des matériaux à faible coût pour surveiller les biomarqueurs du cancer.A cette fin, des nanocomposites de graphène, des oxydes de cuivre et de cuivre et des nanoparticules d'argent vert synthétisé ont été utilisés. En outre, la stratégie des polymères à empreinte moléculaire a été étudiée comme alternative aux récepteurs naturels pour détecter l'acide lactique. Diverses méthodes électrochimiques ont été utilisées pour étudier les capteurs développés, tels que la voltamétrie cyclique (CV), la voltamétrie à impulsion différentiel (DPV) et la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS). Deux capteurs électrochimiques ont été proposés ; le premier pour la détection LA basé sur les rGO-AgNPs couplés à un polymère à empreinte moléculaire électropolymérisé (MIP) et a atteint une limite de détection de 0,726 µM avec une plage linéaire de 10 à 250 µM. Le second pour la détection de PA est basé sur des nanoparticules de phases hybrides de cuivre supportées sur de l'oxyde de graphène réduit en utilisant la méthode de calcination thermique comme support de détection. Le capteur PA a atteint une limite de détection très basse de 1,21 µM en utilisant DPV comme méthode sensible avec une large plage dynamique entre 5 et 370 µM. Les capteurs proposés ont été validés dans des échantillons de sérum réels