Le bleu est pour les risques biologiques

Un capteur chimique qui change de couleur en présence de toxines peut un jour sauver des vies sur le champ de bataille et dans les industries dangereuses, rapportent des chercheurs dans le numéro du 17 août de La science magazine.

Le capteur, développé à l'Université du Wisconsin, utilise des cristaux liquides pour détecter les contaminants environnementaux.

C'est une indication visuelle directe, et elle ne nécessite aucune alimentation électrique, a déclaré Nicholas Abbott, chercheur principal de l'étude, à technologyreview.com. C'est suffisamment simple pour qu'il puisse trouver une utilité dans le suivi personnel.

Entrez dans le groove

Le dispositif d'Abbott se compose de trois composants : une couche inférieure d'or à motifs de rainures à l'échelle nanométrique, des molécules réceptrices intégrées dans cette couche et une couche supérieure de cristaux liquides attachés aux récepteurs par une liaison hydrogène lâche. Cette liaison contrôle l'orientation des cristaux liquides, qui détermine leur apparence à l'œil humain.

Lorsque le capteur rencontre un composé cible (un gaz toxique, par exemple), ce composé forme une forte liaison avec les molécules réceptrices, brisant les faibles liaisons hydrogène des cristaux liquides. Les cristaux liquides soudainement libres s'orientent le long des rainures de la couche d'or, ce qui modifie l'apparence du capteur. Lorsque le composé cible n'est plus présent, les cristaux liquides se rattachent aux récepteurs et l'apparence du capteur revient à la normale.

Dans leur expérience, Abbott et ses collègues ont utilisé des groupes acide carboxylique pour les récepteurs. Les groupes acides formaient une liaison faible avec la couche de cristaux liquides, mais une liaison forte avec le composé cible toxique, l'hexylamine.

Cette approche, appelée liaison compétitive, aide l'appareil à éviter les faux positifs. Le capteur a distingué le composé cible de l'alcool, des hexanes, de la vapeur d'eau et d'autres produits chimiques. Certains détecteurs expérimentaux, explique Abbott, ont particulièrement du mal à distinguer leurs cibles de l'eau, une lacune qui les limite au laboratoire.

Le système Abbott est un travail très passionnant pour la détection des toxines en phase vapeur (gaz), déclare Jerome Workman Jr., chercheur principal à Kimberly-Clark et expert en dispositifs d'analyse.

Rapide, bon marché et sous contrôle

Aujourd'hui, l'instrument de terrain le plus courant pour détecter les toxines environnementales est le chromatographe en phase gazeuse portable, qui coûte des milliers de dollars et pèse plus de 50 livres, bien que les appareils qui ne détectent qu'un ou deux composés puissent peser aussi peu que dix ou quinze livres, explique Eric. Anderson de Buck Scientific, un fabricant d'instruments d'analyse.

Abbott dit que son détecteur est non seulement moins cher à fabriquer, mais plus portable et plus facile à utiliser : une personne pourrait porter l'appareil comme un badge changeant de couleur, similaire à ceux qui mesurent l'exposition aux rayonnements. Le badge pourrait comporter des récepteurs pour de nombreux composés différents, disposés en réseau ou en motifs. Le modèle qui se développe pourrait être une lettre ou un mot, il pourrait donc être compris par une personne non technique, dit Abbott.

Bien que l'appareil ne détecte actuellement que les composés gazeux, Abbott espère développer une version qui fonctionne avec les fluides. Il travaille également au développement de détecteurs à cristaux liquides pour des cibles biologiques complexes, notamment des virus et des bactéries, et rapporte déjà un certain succès dans la détection de la liaison aux protéines.

Il s'agit d'un véritable problème de frontière, la détection de contaminants environnementaux de tous types, explique Bruce Rittman, professeur d'ingénierie environnementale à l'Université Northwestern. Obtenir des informations rapides est désormais le maillon faible ; une partie de cela prend vraiment beaucoup de temps. Si vous pouvez le faire, c'est un avantage fantastique.

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