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Nanobiosensors based on individual olfactory receptors

Authors :
O. Ruiz
Vladimir Akimov
Josep Samitier
Santiago A. Rodríguez-Seguí
Abdelhamid Errachid
Marie-Annick Persuy
Joan Bausells
Laura Fumagalli
Jasmina Vidic
Mateu Pla-Roca
Jeanne Grosclaude
Eleonora Alfinito
Yanxia Hou
Lino Reggiani
C. Martelet
Giorgio Ferrari
Ignacio Casuso Paramo
Alexey P. Soldatkin
Iryna Benilova
Roland Salesse
Edith Pajot-Augy
Gabriel Gomila
Guillermo Villanueva
Cecilia Pennetta
Nicole Jaffrezic-Renault
Marco Sampietro
V., Akimov
Alfinito, Eleonora
J., Bausell
I. V., Benilova
I. C., Paramo
A., Errachid
G., Ferrari
L., Fumagalli
G., Gomila
J., Grosclaude
Y., Hou
N., JAFFREZIC RENAULT
C., Martelet
E., PAJOT AUGY
Pennetta, Cecilia
M. A., Persuy
M., PLA ROCA
Reggiani, Lino
S., RODRIGUEZ SEGUI
O., Ruiz
R., Salesse
J., Samitier
M., Sampietro
A. P., Soldatkin
J., Vidic
G., Villanueva
Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione
Università del Salento [Lecce]
Instituto de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM)
Centro Nacional de Microelectronica [Spain] (CNM)-Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC)
Ampère (AMPERE)
École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Lab NanoBioEngn
Universitat de Barcelona (UB)
Department of Electronics
University of Barcelona
lab. Nanobioenginyeria
Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC)
Unité de recherche Virologie et Immunologie Moléculaires (VIM (UR 0892))
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Chimie pour la Reconnaissance et l’Etude d’Assemblages Biologiques (CREAB)
SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Sciences Analytiques (SA)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Centre de génie électrique de Lyon (CEGELY)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
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Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon
Neurobiologie de l'Olfaction et de la Prise Alimentaire (NOPA)
Politecn Milan, Dipartimento Elettron & Informaz
Institute of Molecular Biology and Genetics
National Academy of Sciences of Ukraine (NASU)
Microsystems Laboratory (LMIS1-EPFL)
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
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Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Politecnico di Milano [Milan] (POLIMI)
Centro Nacional de Microelectronica [Spain] (CNM)-Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Spain] (CSIC)
Ampère
Unité de recherche Virologie et Immunologie Moléculaires (VIM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL)
Source :
Analog Integrated Circuits and Signal Processing, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, Springer Verlag, 2008, 57 (3), pp.197-203. ⟨10.1007/s10470-007-9114-0⟩, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 2008, 57 (3), pp.197-203. ⟨10.1007/s10470-007-9114-0⟩

Abstract

International audience; The animal olfactory system represents the gold standard of biosensors, due to its ability to identify and discriminate thousands of odorant compounds with very low thresholds. Using olfactory receptors (ORs) as sensing elements instead of chemical sensors, biosensors would benefit the naturally optimized molecular recognition of odorants to develop a new generation of bioelectronic noses. The purpose of SPOT-NOSED European project was the development of nanobiosensors based on single ORs anchored between nanoelectrodes, to mimic the performances of natural olfactory system. Nanobiosensors arrays could then increase odorant sensitivity or widen the odorant detection spectrum. ORs were expressed in yeasts plasmic membrane, and their functionality tested in whole yeasts. Then, nanosomes bearing the ORs were prepared from S. cerevisiae, and Surface Plasmon Resonance was performed on nanosomes for quantitative evaluation of OR response to odorant stimulation. ORs retain full activity and discrimination power in immobilized nanosomes, thus allowing their use in the fabrication of the nanobiosensors. Nanoelectrodes were fabricated using conventional photolithography and focused ion beam milling, with sizes in adequation with the nanosomes. ORs borne by nanosomes were specifically immobilized onto conducting substrates via mixed Self Assembled Monolayers, neutravidin and specific antibody to the ORs. The process was optimized by microcontact printing, and the anchored nanovesicles visualized by Atomic Force Microscopy. A transimpedance preamplifier suited for low-noise wide-bandwidth measurements was designed to be directly connected to the nanoelectrodes. Electrochemical Impedancemetric Spectroscopy detected significant changes upon electrodes functionalization, grafting of ORs carried by nanosomes, and ORs conformational change induced by odorant binding.

Details

ISSN :
09251030 and 15731979
Database :
OpenAIRE
Journal :
Analog Integrated Circuits and Signal Processing, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, Springer Verlag, 2008, 57 (3), pp.197-203. ⟨10.1007/s10470-007-9114-0⟩, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 2008, 57 (3), pp.197-203. ⟨10.1007/s10470-007-9114-0⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....6069c5cd892278d84a79363d6124c7f4
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s10470-007-9114-0⟩