Capteurs chimiques à base de matrices synthétisées par voie sol-gel et à transduction optique pour la détection de composés organiques volatils microbiens (mCOV)

摘要

La détection et l'identification de bactéries pathogènes revêt une grande importance dans de nombreux domaines tels que la santé et l industrie agroalimentaire. Dans ce contexte, les travaux de thèse s intéressent à détection non invasive de Salmonella via la fraction volatile de son métabolome dont les métabolites volatils caractéristiques sont le sulfure d hydrogène et la cadavérine. Ils illustrent également le concept de substrats osmogènes libérant des mCOV exogènes sous l action d enzyme spécifique d Escherichia coli. Un premier capteur colorimétrique capable de distinguer le sulfure d hydrogène du méthanethiol a été préparé. Il s agit d une matrice de silicate nanoporeuse dopée avec les réactifs N,N-diméthyl-p-phénylènediamine et ions Fe3+. Une bonne stabilité de l intermédiaire réactionnel issu de ces réactifs, la quinonediimine (QD), est obtenue pour une forte concentration d acide chlorhydrique. La réaction entre QD et 1000 ppm de sulfure d hydrogène et de méthanethiol entraîne l apparition respective d une coloration verte et rouge-marron du capteur. Le capteur fluorimétrique de cadavérine, basé sur la formation d un complexe fluorescent entre le Naphthol AS-BI déméthylé (ArOH) et la cadavérine, permet de détecter 250 ppb de cadavérine. La preuve de concept de substrats osmogènes a été illustrée avec la détection de p-nitrophénol (pNP) et de b-naphthylamine (b-NA) libérés en présence d enzymes de E. coli, b-D-glucuronidase et L-alanine- b-naphthylamidase. Les capteurs nanoporeux produits, de taille de pores contrôlée, peuvent détecter 100 ppm de pNP, composé coloré (jaune) et 100 ppm de b-NA, composé fluorescent, ou encore 100 ppm de b-NA par dérivation chimique de ce dernier avec le diméthyl-p-aminocinnamaldéhyde (formation d un produit rouge). En milieu biologique, l eau est un interférent majeur.