Strategy of red blood cells immobilisation onto a gold electrode: Characterization by electrochemical impedance spectroscopy and quartz crystal microbalance

This study describes the grafting of red blood cells (RBC) onto a gold electrode. The erythrocytes were immobilised using antigen/antibody crosslinking based on the bonding of anti-D with the corresponding antigen of the RBC membrane that is shared by all erythrocytes from the positive rhesus group (O+). To optimise the reproducibility of the modified electrode and to avoid nonspecific interactions, the anti-D layer was deposited onto a protein G layer. The bridge between the protein G and the gold transducer was formed using mixed thiol-based self-assembled monolayer (SAM) (a mixture of 11-mercaptoundecanoic acid and 6-mercapto-1-hexanol in a 1/10 ratio). Each layer deposited was characterized, firstly, with a quartz crystal microbalance to obtain the deposited mass and the corresponding number of moles per square centimetres and secondly, by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) using a redox couple Fe(CN)63−/4− (1:1) as an EIS probe. Subsequent modelling with appropriate circuitry enabled the values for each component representing the interface (electrode/film/solution) to be calculated at each step of the grafting process. From these results the surface coverage has been calculated to range from 95 to 98%.

RésuméCe travail présente une stratégie innovante permettant le greffage de globules rouges à la surface d’électrodes en or. L’immobilisation du globule rouge repose sur l’interaction de type antigène/anticorps se produisant entre un anticorps (anti-D) et l’antigène correspondant présent dans la membrane du globule rouge de groupe O+. Afin d’optimiser la reproductibilité et d’éviter les interactions non spécifiques, l’anti-D a été déposé sur un film de protéine G. Le lien entre l’or et la protéine G a été réalisé grâce à une monocouche de thiols mixtes autoassemblée (SAM) (mélange d’acide 11-mercaptoundécanoïque et de 6-mercapto-1-hexanol en proportion 1/10). Chaque couche a été caractérisée, d’une part, par microbalance à quartz afin d’obtenir la masse du film déposé ainsi que le nombre de moles de greffons par centimètre carré correspondant et, d’autre part, par spectroscopie d’impédance électrochimique en utilisant le couple redox Fe(CN)63−/4− (1:1) comme sonde. Les mesures impédancemétriques ainsi que les modélisations utilisant un modèle adéquat ont permis de calculer la valeur des composants du circuit électrique équivalent ainsi que le taux de recouvrement de chacune des couches déposées qui sont de l’ordre de 95 à 98 %.