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Jun 01, 2023

Faible

Andrew Corselli Les métaux lourds, comme le plomb et le cadmium, sont présents dans les piles, les aliments et d'autres objets du quotidien, mais leur abondance chez l'homme peut potentiellement causer de graves problèmes de santé. Cependant,

Andrew Corselli

Les métaux lourds, comme le plomb et le cadmium, sont présents dans les piles, les aliments et d'autres objets du quotidien, mais leur abondance chez l'homme peut potentiellement causer de graves problèmes de santé. Cependant, leur détection dans les fluides corporels nécessite un équipement coûteux et un environnement approprié. Aujourd'hui, une équipe de l'Université de São Paulo (USP) au Brésil a développé un capteur portable facile à échantillonner, fabriqué à partir de matériaux simples, pour détecter les métaux lourds dans les fluides corporels.

La recherche, à laquelle ont également participé des équipes des instituts de physique et de chimie de São Carlos (IFSC) (IQSC), de l'université de Munich en Allemagne et de l'université de technologie Chalmers en Suède, a été publiée dans Chemosensors.

"Nous obtenons des informations importantes sur la santé d'une personne en mesurant son exposition aux métaux lourds", a déclaré Paulo Augusto Raymundo Pereira, dernier auteur de l'article et chercheur à l'IFSC-USP. « Des niveaux élevés de cadmium peuvent entraîner des problèmes mortels au niveau des voies respiratoires, du foie et des reins. L'empoisonnement au plomb endommage le système nerveux central et provoque de l'irritabilité, des troubles cognitifs, de la fatigue, de l'infertilité, de l'hypertension artérielle chez les adultes et un retard de croissance et de développement chez les enfants.

«Le monde a besoin de capteurs flexibles qui peuvent être produits en masse facilement, à moindre coût et rapidement, comme notre appareil, pour la détection sur site, la surveillance continue et l'analyse décentralisée des composés dangereux.»

La base de l'appareil est en polyéthylène téréphtalate (PET), sur laquelle se trouve un ruban adhésif conducteur en cuivre flexible sur lequel est imprimé le capteur, et une couche protectrice de vernis à ongles ou de spray, a déclaré le co-auteur Robson R. da Silva, Université Chalmers. . Il a ajouté que le cuivre exposé est éliminé par immersion dans une solution de chlorure ferrique pendant 20 minutes, suivie d'un lavage à l'eau distillée. « Tout cela garantit vitesse, évolutivité, faible consommation et faible coût », a-t-il déclaré.

L'appareil est connecté à un potentiostat qui détermine la concentration de chaque métal en mesurant les différences de potentiel et de courant entre les électrodes. Le résultat est ensuite affiché sur un écran via un logiciel d'application.

« Les puits artésiens, par exemple, sont réglementés et nécessitent une surveillance constante pour analyser la qualité de l'eau. Notre capteur peut être extrêmement utile dans de tels cas », a déclaré le premier auteur Anderson M. de Campos, de l'Université de Munich.

"Jusqu'à ce que l'invention soit finalisée, nous n'avons trouvé aucun rapport faisant état d'utilisation de capteurs flexibles en cuivre pour détecter des métaux toxiques dans la sueur, mais une recherche d'antériorité donnerait probablement quelque chose de similaire, bloquant potentiellement une demande de brevet", a déclaré le co-auteur Marcelo L. Calegaro. , IQSC-USP.

En tant que telle, l’équipe travaille sur des améliorations et des applications supplémentaires. Une solution potentielle consiste à remplacer l’étape de corrosion produisant des déchets par une découpe dans une machine à papier. Une autre solution consiste à utiliser le même type d’appareil pour détecter les pesticides présents dans l’eau et les aliments.

Voici une interview Tech Briefs, éditée pour plus de clarté et de longueur, avec Pereira.

Fiches techniques :Qu’est-ce qui a inspiré vos recherches ?

Pereira : Construire des capteurs simples et peu coûteux capables de surveiller les biomarqueurs pertinents dans des échantillons non invasifs comme la salive, la sueur et l'urine afin d'améliorer la qualité de vie des humains. Mon rêve est de voir nos capteurs développés disponibles pour que les gens puissent les utiliser et améliorer leur qualité de vie.

Fiches techniques :Quels ont été les plus grands défis techniques auxquels vous avez été confronté ?

Pereira: Le plus grand défi technique a été l'obtention de nanodendrites de bismuth, avec lesquelles nous avons mené une étape d'optimisation détaillée suivie d'une analyse microscopique par microscopie électronique à balayage.

Fiches techniques :Pouvez-vous expliquer en termes simples comment fonctionne la technologie ?

Patch de surveillance du diabète non invasif

Fluide d'extraction de micro-aiguilles pour capteurs portables

Pereira : Nous pouvons diviser la réponse en deux étapes : 1) Méthode de fabrication des capteurs dans laquelle du ruban adhésif conducteur en cuivre a été découpé en petits morceaux et collé sur un substrat PET flexible. Les surfaces en cuivre ont été nettoyées avec du papier absorbant et de l'acétone. Un modèle contenant le dessin de dispositifs électrochimiques a été découpé sur une feuille d'étiquettes adhésives à l'aide d'une machine de découpe Silhouette Cameo modèle 3 et collé sur le ruban adhésif en cuivre. Toute la surface a été recouverte d'une couche de polymère à l'aide de vernis à ongles — transférant le dessin des dispositifs contenus dans le gabarit pour la surface adhésive en cuivre après avoir retiré le masque. Le cuivre exposé a été éliminé par une étape de corrosion consistant à immerger les dispositifs dans une solution concentrée de chlorure ferrique peu coûteuse pendant 20 minutes, suivie d'une étape de lavage à l'eau. La couche de polymère a été retirée avec du papier absorbant imbibé d'acétone, puis les capteurs flexibles en cuivre étaient prêts à l'emploi.