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Abstract

(Pt-€“Pt-Ag/AgCl) and (Au-€“Pt-€“Ag/AgCl) electrochemical microcells (ElecCell) were developed for the detection of redox species by cyclic voltammetry. A special emphasis was placed on the SU-8 waferlevel passivation process in order to optimize the electrochemical properties of the different “thin film” metallic layers, i.e. gold or platinum for the working electrode, platinum for the counter electrode and silver/silver chloride for the reference electrode. (Au–Pt–Ag/AgCl) microcells were applied for the detection of antioxidant species such as ascorbic and uric acids in phosphate buffer solution, evidencing high sensitivity but low selectivity. Works were extended to skin analysis, demonstrating that a good electrical contact with the skin hydrolipidic film allowed the effective evaluation of the skin global antioxidant capacity.

Résumé

L'essor des biocapteurs électrochimiques n'est plus à démontrer. Véritables outils d'analyse, ces dispositifs tendent à se miniaturiser afin de répondre aux spécifications actuelles: faibles volumes, temps d'analyse réduit, portabilité, et profitent des potentialités des microélectrodes: sensibilité accrue, capacité de mesure en milieux résistifs. Ce travail de thèse a été d'intégrer, à partir des techniques issues des microtechnologies "Silicium & Polymères", des dispositifs électrochimiques génériques et reproductibles à trois électrodes et de caractériser l'ensemble des matériaux utilisés. Les structures ainsi obtenues ont été conditionnées en vue de l'étude du stress oxydant à la surface de la peau. Elles ont été utilisées pour détecter l'acide ascorbique et l'acide urique, molécules impliquées dans le mécanisme de défense contre le stress oxydant. Les performances de ces dispositifs ont été évaluées dans des solutions modèles, par comparaison aux résultats obtenus avec des microélectrodes de fabrication manuelle traditionnelle et directement à la surface de la peau.

Abstract

Electrochemical sensors present a growing interest for analytical control in various application fields. These devices tend to be miniaturized to answer current issues - low volumes, reduced analysis time, portability - and to take advantage of the potentiality of microelectrodes: sensitivity, detection limit improvement, ability to measure in resistive media. This work has consisted in integrating, thanks to "Silicon & Polymers" microtechnologies, generic and reproducible electrochemical cells comprising three electrodes and in characterizing all of the materials used. The structures thus obtained have been adapted to the study oxidative stress on the surface of the skin. The devices have been used to detect ascorbic and uric acids, molecules involved in the defense system against oxidative stress. Their performances have been evaluated in model solutions, by comparison to results obtained with traditional hand-made microelectrodes and directly to the skin surface.

Mots-Clés / Keywords

Electrochimie; Molécules antioxydantes; Microtechnologies; Miniaturisation; Intégration; Microcapteurs; Analyse de la peau; Electrochemistry; Antioxidant molecules; Miniaturization; Integration; Microsensors; Skin analysis;