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In this work QCM technologies were used to set up a DNA based biosensor dedicated to the detection of toxic micro-algae in the environment. Up to now, appropriate detection were not achieved for different reasons as the possibility of regeneration, the capability of multidetection or the detection of very low DNA target concentration. For these reasons different configurations were examined based on in-situ and fast regeneration, supramolecular chemistry of DNA and high sensitive gravimetric devices. In a first step an OligoDesoxyRibonucleotide 5’ tailed with a disulfide group (SH-ODN) designed to be a specific molecular probe for the toxic micro-algae Alexandrium minutum was grafted on the quartz surface resonators. Kinetics of probe immobilization and of hybridization reactions with different targets were followed by monitoring the microbalance frequency changes of QCM working at 27 MHz and 50 MHz. These first experiments also showed that regeneration of this disulfide DNA QCM biosensor was possible as the target could be removed by alkaline dehybridization. Finally, to design a reversible QCM-DNA-biosensor in order to detect successively different targets, a modification of the grafted probe was attempted based on a complex structure of DNA assemblies.

International audience

RESUMEN: A detailed description of the electronic system designed to improve the measurements in an experimental AC electrogravimetry setup is presented. This system is committed to acquire appropriated data for determining the Electrogravimetric Transfer Function (EGTF) and provide information regarding the mass transfer in an electrochemical cell in the AC Electrogravimetry Technique, but maintaining a good trade-off between the locking frequency bandwidth and the resolution in the frequency tracking, that is, enlarging the bandwidth of the system to follow signals with frequency as higher as 1 kHz, but maintaining an accurate and continuous tracking of this signal. The enlarged bandwidth allows the study of fast kinetic process in electrochemical applications and the continuous tracking let to achieve a precise measurement with good resolution rather than average frequency records obtained by conventional frequency meters. The system is based on an Analogue-Digital Phase Locked Loop (A-D PLL). ABSTRACT: En este artículo se presenta una descripción detallada del sistema electrónico diseñado para mejorar las medidas en un sistema experimental de electrogravimetría AC. El sistema diseñado se encarga de adquirir los datos adecuados para determinar la función de transferencia electrogravimétrica (EGTF) y proveer información relacionada con la transferencia de masa en una celda electroquímica en la técnica de electrogravimetría AC, pero manteniendo un buen compromiso entre el ancho de banda de enganche y la resolución en el seguimiento de la frecuencia, es decir, el sistema incrementa el ancho de banda para permitir el seguimiento de señales con frecuencias hasta de 1 kHz, pero conservando un exacto y continuo seguimiento de esta señal. El aumento del ancho de banda permite el estudio de procesos con una cinética rápida en aplicaciones electroquímicas y el seguimiento continuo de la señal permite la obtención de medidas precisas con buena resolución en contraste con los datos de frecuencia promediados entregados por los frecuencímetros convencionales. El sistema se basa en un bucle de enganche de fase analógico-digital (A-D PLL). COL0010717

RESUMEN: Basic fundamentals of AC electrogravimetry are introduced. Their main requirements and characteristics are detailed to establish the design of an electronic system that allows the appropriate extraction of data needed to determine the electrogravimetric transfer function (EGTF) and electrochemical impedance (EI), in an experimental set-up for the AC electrogravimetry technique. ABSTRACT: Se presentan los fundamentos de la electrogravimetría AC con el fin de establecer las características y requisitos principales que debe reunir un sistema electrónico que permita la extracción adecuada de los datos necesarios para determinar la función de transferencia electrogravimétrica (EGTF) y la impedancia electroquímica (EI) en un sistema experimental de la técnica de electrogravimetría AC. COL0010717

A detailed description of the electronic system designed to improve the measurements in an experimental AC electrogravimetry setup is presented. This system is committed to acquire appropriated data for determining the Electrogravimetric Transfer Function (EGTF) and provide information regarding the mass transfer in an electrochemical cell in the AC Electrogravimetry Technique, but maintaining a good trade-off between the locking frequency bandwidth and the resolution in the frequency tracking, that is, enlarging the bandwidth of the system to follow signals with frequency as higher as 1 kHz, but maintaining an accurate and continuous tracking of this signal. The enlarged bandwidth allows the study of fast kinetic process in electrochemical applications and the continuous tracking let to achieve a precise measurement with good resolution rather than average frequency records obtained by conventional frequency meters. The system is based on an Analogue-Digital Phase Locked Loop (A-D PLL).Resumen: En este artículo se presenta una descripción detallada del sistema electrónico diseñado para mejorar las medidas en un sistema experimental de electrogravimetría AC. El sistema diseñado se encarga de adquirir los datos adecuados para determinar la función de transferencia electrogravimétrica (EGTF) y proveer información relacionada con la transferencia de masa en una celda electroquímica en la técnica de electrogravimetría AC, pero manteniendo un buen compromiso entre el ancho de banda de enganche y la resolución en el seguimiento de la frecuencia, es decir, el sistema incrementa el ancho de banda para permitir el seguimiento de señales con frecuencias hasta de 1 kHz, pero conservando un exacto y continuo seguimiento de esta señal. El aumento del ancho de banda permite el estudio de procesos con una cinética rápida en aplicaciones electroquímicas y el seguimiento continuo de la señal permite la obtención de medidas precisas con buena resolución en contraste con los datos de frecuencia promediados entregados por los frecuencímetros convencionales. El sistema se basa en un bucle de enganche de fase analógico-digital (A-D PLL). A detailed description of the electronic system designed to improve the measurements in an experimental AC electrogravimetry setup is presented. This system is committed to acquire appropriated data for determining the Electrogravimetric Transfer Function (EGTF) and provide information regarding the mass transfer in an electrochemical cell in the AC Electrogravimetry Technique, but maintaining a good trade-off between the locking frequency bandwidth and the resolution in the frequency tracking, that is, enlarging the bandwidth of the system to follow signals with frequency as higher as 1 kHz, but maintaining an accurate and continuous tracking of this signal. The enlarged bandwidth allows the study of fast kinetic process in electrochemical applications and the continuous tracking let to achieve a precise measurement with good resolution rather than average frequency records obtained by conventional frequency meters. The system is based on an Analogue-Digital Phase Locked Loop (A-D PLL).Resumen: En este artículo se presenta una descripción detallada del sistema electrónico diseñado para mejorar las medidas en un sistema experimental de electrogravimetría AC. El sistema diseñado se encarga de adquirir los datos adecuados para determinar la función de transferencia electrogravimétrica (EGTF) y proveer información relacionada con la transferencia de masa en una celda electroquímica en la técnica de electrogravimetría AC, pero manteniendo un buen compromiso entre el ancho de banda de enganche y la resolución en el seguimiento de la frecuencia, es decir, el sistema incrementa el ancho de banda para permitir el seguimiento de señales con frecuencias hasta de 1 kHz, pero conservando un exacto y continuo seguimiento de esta señal. El aumento del ancho de banda permite el estudio de procesos con una cinética rápida en aplicaciones electroquímicas y el seguimiento continuo de la señal permite la obtención de medidas precisas con buena resolución en contraste con los datos de frecuencia promediados entregados por los frecuencímetros convencionales. El sistema se basa en un bucle de enganche de fase analógico-digital (A-D PLL).

Beyond interest of these step by step synthese of linear and branched DNA polymers, this work demonstrates that the quartz crystal microbalance is a sensitive tool to design supramolecular biostructures on solid substrate by following in situ thermodynamic and kinetics of successive reactions.