18/06/2012 - Nouveau biocapteur pour l'analyse des eaux continentales

Menéame

Des chercheurs de l’Université Complutense de Madrid ont développé un biosensor optique pour analyser les microcistines en eau douce, des toxines produites par les thiabactéries.

L’étude est publiée dans la revue Biosensors & Bioelectronics.

Le Groupe de capteurs chimiques optiques et photochimiques appliqués (GSOLFA) de la Faculté des sciences chimiques de l’Université Complutense de Madrid (UMM) a développé un biosenseur optique basé sur des matrices ("Micro-rays") d’anticorps, pour déterminer sur place la qualité des eaux intérieures.

En particulier, il analyse les microcistines de type LR (MC-LR), les toxines les plus fréquentes dans les proliférations de cyanures (micro-organismes précédemment connus sous le nom d’algues vertes-soules).

L’analyse est basée sur une immuno-essai de type "compétitif." La thiatoxine présente dans l’échantillon est en concurrence avec un dérivé de l’échantillon, immobilisé sur une surface plate agissant comme guide d’onde de rayonnement (puce), par les sites de liaison d’un anticorps sélectif à MC-LR.

La quantité d’anticorps attachés à la surface de la puce est ensuite évaluée en utilisant un anticorps secondaire marqué d’un indicateur ou d’une sonde fluorescente. Cette interférence sélective avec l’anticorps fixé à la surface de capteur, avec un signal inversement proportionnel à la concentration de MC-LR présente dans l’échantillon analysé.

La détection des microcistines est effectuée à l’aide d’un instrument qui intègre, dans une unité portable, les systèmes d’excitation (diade laser), de détection (caméra CCD) et de microfluidique. Dans cet instrument, le rayonnement provenant de la diode laser a une incidence sur l’un des bords du verre - utilisé comme guide d’onde - et il éclaire la zone sensible dans laquelle se produit la réaction immunitaire.

Evanescence et fluorescente

Le rayonnement est transmis par réflexion interne en donnant naissance à un champ électromagnétique, appelé champ évangélique, qui pénètre une certaine distance de la surface en excitant les molécules fluorescentes qui se trouvent dans la zone sensible. Le rayonnement émis est mesuré par une caméra CCD qui permet d’obtenir une image de la surface du guide d’onde.

Le processus de mesure est très simple. La puce fonctionnelle est insérée dans l’équipement de mesure en faisant circuler sur sa surface les échantillons d’eau à analyser (jusqu'à 6 échantillons), auxquels une concentration constante et connue de l’anticorps sélectif à MC-LR a été ajoutée. Après l’incubation avec un traceur fluorescent, on acquiert une image de la surface. L’intensité du signal fluorescent permet de calculer la concentration de microcistine dans l’échantillon.

Le biosenseur optimisé présente une limite de détection de 16 ± 3 ng/l et un intervalle dynamique de 0.06 -1.5 μg/l, y compris la valeur guide recommandée par l’OMS (1 mg/l). Le micro-array présente une réactivité croisée par rapport à d’autres microcistines, telles que la RR (MC-RR 90%) et la microcistina YR (MC-YR 91%), qui apparaissent également dans les eaux contaminées en Espagne.

Le dispositif peut effectuer six déterminations simultanées en 60 minutes et les puces peuvent être réutilisées pour plusieurs essais sans perte significative de leurs performances analytiques, quelque chose de nouveau par rapport aux autres résultats décrits dans la bibliographie en utilisant des micro-rays. Ils ont été utilisés pour l’analyse de différents échantillons d’eaux des lacs et rivières de la géographie espagnole, en collaboration avec le Centre d’études hydrographiques du CEDEX (CEH-CEDEX) et les résultats ont été validés par la technique HPLC-MS-MS.

Poursuivant cette ligne de recherche, le groupe GSOLFA travaille actuellement à la mise au point de microrays d’anticorps pour l’analyse simultanée et in situ des polluants environnementaux émergents en utilisant une seule puce (analyse multianalyte) de manière rapide, simple et à faible coût. De nouveaux éléments de reconnaissance biomimétique (enzymes modifiées avec des dextrans, polymères d’empreinte moléculaire...) sont en cours de développement et peuvent se révéler très utiles pour la fabrication, dans un avenir proche, de micro-rays multianalytes.

----------------------------------------------------------------------

PLUS D’INFORMATIONS

Référence bibliographique:

Herranz, S., Marazuela, M.D., Moreno-Bondi, M.C. "Automated portable array biosensor for multisample microcystin analysis in freshwater samples". Biosensors & Bioelectronics 33: 50-55, 2011. Doi: 10.1016/j.bios.2011.12.016.

.

Les phénibactéries et leurs toxines

Les phénobactéries, également connues sous le nom d’algues vertes-soulues, sont des micro-organismes procaryotes, des aérobiques et des photoauthophos. En d’autres termes, ils n’ont pas de noyau distinct, ils ont besoin de l’oxygène diatomique pour vivre ou se développer et ils effectuent la photosynthèse pour obtenir de l’énergie. Elles grandissent dans les milieux d’eau douce et marine, où l’eutrophisation croissante (enrichissement des nutriments, principalement de l’azote et du phosphore) favorise leur prolifération incontrôlée (afleurissements), en particulier pendant les mois d’été, avec des effets négatifs sur la qualité des eaux.

Par ailleurs, à ce problème environnemental s’ajoute le fait que certaines phénobactéries produisent certains métabolites secondaires, appelés thianotoxines, qui sont toxiques pour différents organismes, y compris les humains, ce qui représente un risque important pour la santé.Les microcystines (MC) sont les toxines les plus fréquentes dans la prolifération de thianobactéries dans les eaux continentales.

Il s’agit d’hepta hepta-. cycliques, très stables, produits par divers genres de cynabactéries, comme Microcystis, Anabaena et Oscillatoria. L’exposition à de fortes doses de MC peut entraîner la mort due à un choc hypovolémique, également appelé ecchymose, tandis que l’exposition chronique à de faibles doses semble être liée à l’apparition d’un cancer du foie. Ces toxines sont résistantes aux oxydants utilisés habituellement pour le traitement des eaux, par exemple la chloration, et leur dégradation thermique se produit à des températures supérieures à 120 °C, ce qui rend leur élimination difficile par ébullition de l’eau.

L’Organisation mondiale de la santé (OMS) a établi une valeur provisoire de concentration maximale en microcystine-LR (MC-LR), une des plus abondantes dans notre pays, de 1 mg/l pour la consommation directe. Il est donc nécessaire de disposer de méthodes de détection sensibles, rapides et sélectives qui facilitent le contrôle de la présence de microcystines dans l’environnement et permettent d’assurer la qualité de l’eau qui arrive au consommateur.

El programa NAVISP impulsa técnicas de aprendizaje automático para identificar señales anómalas en sensores cuánticos destinados a posicionamiento, navegación y sincronización. Un nuevo enfoque para la navegación de precisión La Agencia Espacial Europea, a través de su programa NAVISP, impulsa el proyecto AI for Anomaly Detection in Multi-Sensor PNT, orientado a detectar comportamientos anómalos en sensores cuánticos empleados en sistemas...

La Universidad Carlos III de Madrid coordina el proyecto europeo PROSPERO, una iniciativa de investigación que reúne a nueve organizaciones de seis países y que persigue transformar el diseño de las futuras redes móviles de sexta generación. Su objetivo es construir una plataforma abierta, programable e inteligente que reduzca el coste de despliegue y operación, mejore la eficiencia energética y...

El Colegio Oficial de Ingenieros Industriales de Madrid y la Asociación de Ingenieros Industriales de Madrid convocaron para el 20 de octubre de 2026 una jornada técnica sobre la seguridad del transporte ferroviario de alta velocidad. El programa abordaba los retos asociados a la operación de trenes por encima de 250 kilómetros por hora, desde la dinámica del vehículo hasta...

El Consejo General de Colegios Oficiales de Ingenieros Industriales valoró positivamente el año pasado el impulso del Gobierno a la construcción industrializada, con la incorporación de criterios de industrialización que podían representar hasta un 10 % de la puntuación en las licitaciones públicas de vivienda, sin embargo la oferta sigue un ritmo más lento que la demanda. La oferta de...

El Colegio Oficial de Graduados e Ingenieros Técnicos Industriales de Valencia celebró el 16 de octubre de 2026, en l’Hemisfèric de Valencia, su Gala de la Ingeniería 2026 y la entrega de los IX Premios Nikola Tesla. La convocatoria reunió a más de 300 personas entre representantes institucionales, profesionales, colegiados y miembros del tejido empresarial. Proyectos universitarios premiados El Premio...