05/05/2015 - Ils développent des capteurs pour détecter la présence de nanoparticules nocives.

Menéame

Las nanoparticules, imperceptibles à l'œil humain, sont de taille nanométrique, si petites que dans chaque cheveu humain il y en aurait des dizaines de milliers. Jusqu'à il y a quelques décennies, il n’y avait pas beaucoup de connaissances autour d’elles. Aujourd'hui, le développement élevé des nanotechnologies a conduit à la production de milliers de tonnes de ces nanoscopiques par an.

La Université de Córdoba a développé une série de capteurs nanométriques et biocompatibles avec lesquels déterminer et quantifier d’autres nanoparticules toxiquess accumulées sur les ressources naturelles et les organismes.

Cent nanomètres est le 1/10.000 d’un millimètre. C’est aussi la longueur minimale d’une des dimensions d’un objet à considérer comme nanoparticule. La nanotechnologie a provoqué un grand développement de nanomatériaux dans des domaines aussi divers que les sciences de la santé, les cosmétiques ou l’électronique ces dernières années. Dans le domaine de la santé, par exemple, on a commencé à concevoir des médicaments, des instruments médicaux et des équipements d’analyse qui intègrent des objets à l ’, à une échelle nanométrique. Les nanomatériaux sont également très utiles en électronique parce que leur plus grande surface permet de créer des dispositifs avec plus de capacité de stockage de données, de rapidité dans le traitement ou de consommation d’énergie, et même de parvenir au consommateur sous forme de cosmétiques, de protecteurs solaires et de vêtements.

Cependant, tout ce développement rapide contraste avec la faible connaissance toxicologiques qu’il a de la santé et de l’environnement. La Commission européenne estime, par l’intermédiaire de son comité scientifique des risques sanitaires émergents et nouvellement identifiés (CCRSERI), qu’avec les méthodes actuelles, bien qu’adaptées à l’évaluation de nombreux arrosages dérivés de produits et procédés incorporant les nanoparticules, ils ne sont peut-être pas suffisants pour couvrir tous les risques. La Commission européenne préconise la mise au point de nouvelles méthodologies permettant de déterminer les propriétés physiques et chimiques des nanoparticules et d’évaluer les risques potentiels dans les systèmes vivants et dans l’environnement.

Ligne de recherche

Dans cette optique, une équipe de scientifiques du département de chimie analytique de l’Université de Córdoba et du Campus d’excellence internationale agroalimentaire ceiA3 constituée de Miguel Valcárcel, Laura Soriano et Angelina Cayuela a développé avec succès l’utilisation d’un type de nanoparticules non nocives et compatibles avec l’environnement, les Carbon Dots, comme nanosenseurs fluorescents. Ces nouveaux nanomatériaux de carbone ont été connus pour la première fois en 2004 comme une excellente alternative aux anciens dangereux Quantum Dots qui ont été très utilisés dans de nombreuses applications jusqu'à ce que leur toxicité en contenant des éléments lourds soit découverte. Ce ne sont pas les seules nanoparticules nocives connues; il y a aussi les nanotubes de carbone ou les nanoparticules métalliques (or et argent) et en titane, entre autres.

Les nanotubes de carbone sont très utilisés dans les textiles, les batteries et l’électronique, tandis que les nanoparticules métalliques sont très utilisées dans les cosmétiques, les repas, les produits pharmaceutiques et même dans l’industrie textile. Les nanoparticules d’argent ont même été utilisées comme agent anti-inflammatoire et l’élimination de l’odeur dans les chaussettes. L’industrie apprécie l’utilité considérable de tous ces nanomatériaux, bien qu’il existe certains inconvénients liés à la toxicité, comme par exemple la similitude des nanotubes aux fibres d’amiante qui sont facilement inhalées et déplacées par le corps jusqu'aux poumons causant de graves maladies respiratoires. Après la production croissante de nanotubes pour de nombreuses applications, les scientifiques demandent la création d’outils simples pour évaluer l’accumulation de ces nanotubes dans l’environnement et les organismes vivants.

C’est pourquoi l’équipe de recherche de l’UCO (FQM-215) s’est concentrée sur l’utilisation des Carbon Dots comme capteurs fluorescents sélectifs de ces nanoparticules dans l’environnement en analysant les eaux des rivières. "De nouvelles méthodes de détection et de quantification des nanotubes de carbone sont nécessaires parce qu’elles produisent actuellement des milliers de tonnes par an et que, dans un délai de vingt ou trente ans, leur accumulation peut devenir un risque grave pour la santé et l’environnement," explique Angelina Cayuela, chercheuse de l’UCO.

Les chercheurs ont publié les résultats de ces recherches dans les magazines Sensor and Actuators B: Chemimal et Analytica Chimica Acta. L’objectif de cette recherche est de rapprocher ces méthodes des différentes industries concernées. " Nous sommes particulièrement satisfaits des résultats que jettent ces capteurs fluorescents dans l’eau de rivière, dans les moules et dans les cosmétiques ," explique Cayuela. Ces systèmes pourraient être utiles aux entreprises déterminées à traiter les eaux ou à créer des produits de beauté.

Réf.

Angelina Cayuela, María Laura Soriano, Miguel Valcárcel. 'Photoluminescent carbon dot sensor for carboxylated multiwalled carbon nanotube detection in river water" Sensors and Actuators B: Chemimal. Volume 207. Partie A. Pages 596-601. Février 2015. doi:10.1016/j.snb.2014.10.102

Angelina Cayuela, María Laura Soriano, María del Carmen Carrión, Miguel Valcárcel. 'Functionalized carbon dots as sensors for gold nanoparticles in spiked samples: Formation of nanohybrids" Anayltica Chimica Acta. 820 (2014). Page 133-138.

Angelina Cayuela, María Laura Soriano, Miguel Valcárcel. 'Reusable sensor based on functionalized carbon dots for the detection of silver nanoparticles in cosmetics via inner filter effect" Anayltica Chimica Acta. 872 (2015). Pages 70-76.

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Université de Córdoba

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