Thèse Année : 2024

Fingerprint approach using macrocyclic chemical nose sensors for disease diagnostics

Des senseurs macrocycliques pour une stratégie de diagnostic non spécifique

Résumé

The biomolecular compositions of body fluids reflect the severity and progression of diseases, offering valuable diagnostic insights. This thesis investigates a non-specific, hypothesis-free, serum-based "chemical nose" approach, inspired by the human olfactory system, to create unique analyte fingerprints that can be tied back to the body fluids composition. By developing optical sensor arrays based on host-guest interactions between cucurbit[n]urils (CB[n]) and multibranched triphenylamine (TPA) derivatives, this study presents an approach for profiling global proteomic changes in diseased states. In this system, CB[n]’s function as recognition elements, while TPA derivatives serve as transduction elements. These TPA components are affected by the structural confinement caused by host-guest interactions with CB[n], leading to changes of their optical properties through competitive interactions with analytes. The effectiveness of this approach is demonstrated in both fluorescence and colorimetric sensor arrays, with successful identification of proteins and prediction of diseased states such as phenylketonuria and preeclampsia. The high-dimensional data generated by these sensor arrays were analyzed using advanced statistical methods, with automation achieved through a streamlined R program-based pipeline. The integration of automated platforms like droplet microfluidics and pipetting robots further enhances high-throughput diagnostic capabilities of the system, highlighting its potential for diagnosis of multifactorial diseases and large-scale data analysis in chemical sensing.
Les compositions biomoléculaires des fluides corporels reflètent la gravité et la progression des maladies, offrant ainsi de précieuses indications diagnostiques. Cette thèse étudie une approche de « nez chimique » non spécifique et sans à-priori, inspirée du système olfactif humain, afin de créer des empreintes uniques qui peuvent être liées à la composition du fluide corporel étudié. En développant des réseaux de capteurs optiques basés sur l’interaction hôte-invité entre les cucurbit[n]uriles (CB[n]) et les dérivés triphénylamines multibranchés (TPA), cette étude présente une approche permettant d'établir le profil des changements protéomiques globaux dans les états pathologiques. Dans ce système, les CB[n] servent d'éléments de reconnaissance, tandis que les dérivés du TPA servent d'éléments de transduction. Ces TPA sont affectés par le confinement structurel causé par les interactions hôte-invité avec les CB[n], ce qui entraîne des changements optiques par le biais d'interactions compétitives avec les analytes. L'efficacité de cette approche est démontrée dans les réseaux de capteurs fluorescents et colorimétriques, avec l'identification de protéines et la prédiction d'états pathologiques tels que la phénylcétonurie et la prééclampsie. La grande dimension des données générées par ces réseaux de capteurs ont été analysées à l'aide de méthodes statistiques avancées, l'automatisation étant réalisée grâce à un pipeline rationalisé basé sur le programme R. L'intégration de plateformes automatisées telles que la microfluidique en gouttelettes et les robots de pipetage améliore encore les capacités de diagnostic à haut débit du système, soulignant son potentiel pour le diagnostic des maladies infectieuses.
Fichier principal
Vignette du fichier
these.pdf (10.94 Mo) Télécharger le fichier
Origine Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-04873486 , version 1 (08-01-2025)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04873486 , version 1

Citer

Monica Swetha Bosco. Fingerprint approach using macrocyclic chemical nose sensors for disease diagnostics. Chemical Sciences. Université Paris-Cité, 2024. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04873486⟩
0 Consultations
0 Téléchargements

Partager

More