Conception et développement de nouveaux capteurs chimiques et de (bio) capteurs à transduction électrochimique

Abstract

Au cours des dernières années, les (bio) capteurs électrochimiques ont connu un développement considérable en raison de leur simplicité, fiabilité, rapidité et sélectivité. Ils ont constitué les alternatives les plus séduisantes pour les méthodes analytiques classiques dans des domaines aussi variés que la médecine, l’agro-alimentaire et la biologie clinique, ou le contrôle de la qualité de l’environnement. La détermination instantanée des niveaux de glucose est nécessaire pour surveiller le traitement du diabète. La prochaine génération de capteurs électrochimiques vise à éliminer l'utilisation des enzymes en raison de leur manque de stabilité et de la procédure complexe pour les immobiliser sur l'électrode. Dans ce travail de recherche, nous nous sommes intéressés, dans un premier volet, à un polysaccharide neutre, extrait des graines de caroube, le « galactomannane » pour la fabrication d'un biocapteur à base de laccase par l'encapsulation de la laccase dans un composite chitosan+galactomannane. Le biocapteur fabriqué est caractérisé par IRTF, microscopie électronique à balayage et voltampérométrie cyclique. La détection du pyrocatéchol est obtenue par des mesures de voltampérométrie cyclique, par la détection de l'o-quinone à -0,447 V. L'activité de la laccase est bien préservée dans le composite chitosan+galactomannane et la sensibilité de détection du pyrocatéchol dans la gamme 10-16M-10-4 M était très élevée. La réponse voltampérométrique du biocapteur est stable pendant plus de deux semaines. Pour estimer la capacité antioxydante des échantillons d'huile d'olive, il est démontré que le biocapteur à base de laccase obtenu est une alternative valable à la méthode colorimétrique Folin-Ciocalteu. Dans un second volet, nous nous sommes intéressés au développement d’un capteur électrochimique à base d’une nouvelle pérovskite Pr1.92Ba0.08Ni0.95Zn0.05O4+δ,pour la détection non enzymatique du glucose. La pérovskite est synthétisée par une méthode sol-gel. La poudre cristallisée obtenue est caractérisée structurellement par XRD, morphologiquement par MEB et EDX et électrochimiquement. Un système cristallographique monoclinique est formé. La présence de Pr2O3 pendant la synthèse et la calcination est en accord avec la formation de défauts dans le réseau cristallin et la dismutation des sites NiIII en NiII et NiIV, due à la substitution de Pr par Ba. L'oxydo-réduction des sites NiII est observée par voltampérométrie cyclique. L'oxydation électrocatalytique du glucose par le site NiIIIest observée sur une électrode en or, à 481 mV. Les performances analytiques de ce capteur de glucose sont bonnes par rapport aux électrodes ABO3 modifiées à la pérovskite, publiées précédemment, en termes de gamme dynamique et de limite de détection. Son application au sérum humain montre qu'il n'y a pas d'interférence pour la détection du glucose.