Des chercheurs du Karolinska Institutet en Suède ont mis au point un minuscule capteur pour détecter les pesticides sur les fruits en quelques minutes seulement. La technique, décrite comme une preuve de concept dans un article de la revue Sciences avancées, utilise des nanoparticules d’argent pulvérisées à la flamme pour augmenter le signal des produits chimiques. Bien qu’encore à un stade précoce, les chercheurs espèrent que ces nano-capteurs pourraient aider à découvrir les pesticides alimentaires avant leur consommation.
« Les rapports montrent que jusqu’à la moitié de tous les fruits vendus dans l’UE contiennent des résidus de pesticides qui, en plus grande quantité, ont été liés à des problèmes de santé humaine », déclare Georgios Sotiriou, chercheur principal au Département de microbiologie, tumeur et biologie cellulaire, Karolinska Institutet, et l’auteur correspondant de l’étude. « Cependant, les techniques actuelles de détection de pesticides sur des produits uniques avant consommation sont limitées dans la pratique par le coût élevé et la fabrication lourde de ses capteurs. Pour surmonter cela, nous avons développé des nano-capteurs peu coûteux et reproductibles qui pourraient être utilisés pour surveiller les traces de pesticides dans les fruits. au magasin, par exemple. »
Les nouveaux nano-capteurs utilisent une découverte des années 1970 connue sous le nom de diffusion Raman améliorée en surface, ou SERS, une technique de détection puissante qui peut augmenter les signaux de diagnostic des biomolécules sur les surfaces métalliques de plus d’un million de fois. La technologie a été utilisée dans plusieurs domaines de recherche, y compris l’analyse chimique et environnementale ainsi que pour détecter des biomarqueurs pour diverses maladies. Cependant, les coûts de production élevés et la reproductibilité limitée d’un lot à l’autre ont jusqu’à présent entravé une application généralisée dans le diagnostic de la sécurité alimentaire.
Technologie de pulvérisation à la flamme
Dans l’étude actuelle, les chercheurs ont créé un nano-capteur SERS en utilisant la pulvérisation à la flamme – une technique bien établie et rentable pour déposer un revêtement métallique – pour délivrer de petites gouttelettes de nanoparticules d’argent sur une surface de verre.
« Le spray à la flamme peut être utilisé pour produire rapidement des films SERS uniformes sur de grandes surfaces, supprimant l’un des principaux obstacles à l’évolutivité », déclare Haipeng Li, chercheur postdoctoral au laboratoire de Sotiriou et premier auteur de l’étude.
Les chercheurs ont ensuite affiné la distance entre les nanoparticules d’argent individuelles pour améliorer leur sensibilité. Pour tester leur capacité de détection de substances, ils ont appliqué une fine couche de colorant traceur sur les capteurs et ont utilisé un spectromètre pour découvrir leurs empreintes moléculaires. Les capteurs ont détecté de manière fiable et uniforme les signaux moléculaires et leurs performances sont restées intactes lorsqu’ils ont été testés à nouveau après 2,5 mois, ce qui souligne leur potentiel de durée de conservation et leur faisabilité pour une production à grande échelle, selon les chercheurs.
Pesticides détectés sur les pommes
Pour tester l’application pratique des capteurs, les chercheurs les ont calibrés pour détecter de faibles concentrations de parathion-éthyl, un insecticide agricole toxique interdit ou restreint dans la plupart des pays. Une petite quantité de parathion-éthyl a été placée sur une partie de pomme. Les résidus ont ensuite été collectés avec un coton-tige qui a été immergé dans une solution pour dissoudre les molécules de pesticides. La solution a été déposée sur le capteur, ce qui a confirmé la présence de pesticides.
« Nos capteurs peuvent détecter les résidus de pesticides sur les surfaces des pommes en cinq minutes sans détruire les fruits », explique Haipeng Li. « Bien qu’ils doivent être validés dans des études plus vastes, nous proposons une application pratique de preuve de concept pour les tests de sécurité alimentaire à grande échelle avant consommation. »
Ensuite, les chercheurs veulent explorer si les nano-capteurs peuvent être appliqués à d’autres domaines tels que la découverte de biomarqueurs pour des maladies spécifiques au point de service dans des environnements à ressources limitées.
La recherche a été financée par le Conseil européen de la recherche (ERC), le Karolinska Institutet, la Fondation suédoise pour la recherche stratégique (SSF) et le Conseil suédois de la recherche.
Source de l’histoire :
Matériaux fourni par Institut Karolinska. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
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