Multipurpose Love acoustic wave immunosensor for bacteria, virus or proteins detection

A multipurpose Love acoustic wave biosensor is described in this article. As mass loading is one of the main effect involved in acoustic wave sensors, a great range of biomolecules could be detected using such sensors. In this way, the antibody/antigen binding property was used to immobilise the target species. We first compared different coupling agents to link the antibodies sensitive layer to the SiO2 sensor surface. Results showed that GPTS monolayer, allowing covalent attachment of antibodies bioreceptors, is better suited than DTSP and protein G. It permits to obtain a dense, stable and reproducible sensitive layer of antibodies. Then, different biological species with different size and shape like proteins, bacteriophages or bacteria were detected using such sensor. Different models have been chosen to validate the effective detection of a large species range: an anti-mouse antibody has been used to simulate small molecules (< 10 nm) like proteins or toxins, bacteriophage M13 for species lower than 1 μm like virus, and Escherichia coli for bacteria which are typically longer than 1 μm. Each kind of species were successfully quickly detected from few seconds for small proteins to one hour for bacteria, with detection threshold down to 4 ng/mm2 for protein and 106 cfu per milliliter for bacteria.

RésuméUn biocapteur à ondes acoustique de Love est étudié dans cet article. L’effet de masse est un des principaux effets impliqués dans ce type de capteur et il est donc possible de détecter une grande variété de biomolécules différentes. De plus, les propriétés d’affinité et de sélectivité du couple anticorps/antigène sont utilisées pour l’immobilisation des espèces cibles. Une comparaison de différents agents de couplage a été menée afin d’accrocher de manière optimale la couche sensible d’anticorps sur le SiO2 en surface du capteur. Les résultats ont montré qu’une monocouche de GPTS, qui permet le greffage covalent de la couche bioréceptrice d’anticorps, est plus adaptée que le DTSP ou la protéine G, permettant ainsi d’obtenir une couche stable, dense et reproductible. Cette plate-forme générique de détection a été utilisée avec des espèces de tailles et de formes différentes comme des protéines, des bactériophages et des bactéries. Pour cela nous avons utilisé comme modèle un anticorps de souris pour les espèces inférieures à 10 nm, le bactériophage M13 pour les espèces inférieures à 1 μm et une bactérie Escherichia coli pour les bactéries qui sont typiquement supérieures à 1 μm. Chacune de ces espèces a pu être détectée rapidement en des temps allant de quelques secondes pour les anticorps à une heure pour les bactéries, avec un seuil de détection de 4 ng/mm2 pour les protéines et 106 cfu par millilitre pour les bactéries.