Des chercheurs du Karolinska Institutet en Suède ont mis au point un minuscule capteur permettant de détecter les pesticides sur les fruits en quelques minutes seulement. La technique, décrite comme une preuve de concept dans un article de la revue Advanced Science, utilise des nanoparticules d’argent pulvérisées à la flamme pour augmenter le signal des produits chimiques. Bien qu’encore à un stade précoce, les chercheurs espèrent que ces nanocapteurs pourraient aider à découvrir les pesticides alimentaires avant leur consommation.
« Les rapports montrent que jusqu’à la moitié des fruits vendus dans l’UE contiennent des résidus de pesticides qui, en grandes quantités, ont été associés à des problèmes de santé humaine », explique Georgios Sotiriou, chercheur principal au département de microbiologie, de biologie tumorale et cellulaire du Karolinska Institutet, et auteur correspondant de l’étude. « Cependant, les techniques actuelles de détection des pesticides sur des produits individuels avant leur consommation sont limitées dans la pratique par le coût élevé et la lourdeur de la fabrication de ses capteurs. Pour y remédier, nous avons mis au point des nanocapteurs peu coûteux et reproductibles qui pourraient être utilisés pour surveiller les traces de pesticides sur les fruits, par exemple dans les magasins. »
Les nouveaux nanocapteurs utilisent une découverte des années 1970 connue sous le nom de diffusion Raman renforcée en surface, ou SERS, une technique de détection puissante qui peut multiplier par plus d’un million les signaux de diagnostic des biomolécules sur les surfaces métalliques. Cette technologie a été utilisée dans plusieurs domaines de recherche, notamment l’analyse chimique et environnementale ainsi que la détection de biomarqueurs pour diverses maladies. Toutefois, les coûts de production élevés et la reproductibilité limitée d’un lot à l’autre ont jusqu’à présent entravé son application à grande échelle dans le diagnostic de la sécurité alimentaire.
Technologie de vaporisation à la flamme
Dans l’étude, les chercheurs ont créé un nanocapteur SERS en utilisant un vaporisateur à flamme (une technique bien établie et rentable pour déposer un revêtement métallique) pour déposer de petites gouttelettes de nanoparticules d’argent sur une surface en verre.
« La pulvérisation à la flamme peut être utilisée pour produire rapidement des films SERS uniformes sur de grandes surfaces, éliminant ainsi l’un des principaux obstacles à la mise à l’échelle », explique Haipeng Li, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Sotiriou et premier auteur de l’étude.
Les chercheurs ont ensuite ajusté la distance entre les nanoparticules d’argent individuelles pour améliorer leur sensibilité. Pour tester leur capacité à détecter des substances, ils ont appliqué une fine couche de colorant traceur sur les capteurs et utilisé un spectromètre pour découvrir leurs empreintes moléculaires. Les capteurs ont détecté les signaux moléculaires de manière fiable et uniforme et leurs performances sont restées intactes lorsqu’ils ont été testés à nouveau après 2,5 mois, ce qui souligne leur potentiel de durée de vie et la faisabilité de leur production à grande échelle, selon les chercheurs.
Détection de pesticides sur des pommes
Pour tester l’application pratique des capteurs, les chercheurs les ont étalonnés pour détecter de faibles concentrations de parathion-éthyle, un insecticide agricole toxique interdit ou réglementé dans la plupart des pays. Une petite quantité de parathion-éthyle a été placée sur une partie d’une pomme. Les résidus ont ensuite été recueillis à l’aide d’un coton-tige immergé dans une solution pour dissoudre les molécules de pesticide. La solution a été déposée sur le capteur, qui a confirmé la présence de pesticides.
« Nos capteurs peuvent détecter les résidus de pesticides sur les surfaces des pommes dans un temps court de cinq minutes sans détruire les fruits », explique Haipeng Li. « Bien qu’ils doivent être validés dans des études plus vastes, nous offrons une application pratique de preuve de concept pour les tests de sécurité alimentaire à l’échelle avant la consommation. »
Source : Karolinska Institutet
