Les petites choses comptent : des chimistes mettent au point un nouveau capteur pour la détection du pH en microvolume
Le nouveau capteur de pH écologique et durable est suffisamment sensible pour mesurer avec précision les variations de pH dans quelques microlitres d'échantillons
La mesure du pH des substances nous donne des indices vitaux sur le monde qui nous entoure, comme l'identification de l'eau contaminée ou la vérification de la toxicité des produits médicaux ou cosmétiques.
Un module comprenant huit micro-dispositifs, avec canaux microfluidiques et moteurs d'entraînement, reposant sur une paille de soda. Un dispositif microfluidique se compose généralement de milliers de canaux conduisant de minuscules quantités de fluides à des fins d'analyse.
U.S Department of Energy (Public Domain)
Souvent, seules de petites quantités d'échantillons sont disponibles, mais la surveillance de la variation du pH dans ces volumes minuscules est importante. Par exemple, l'identification des variations de pH dans de minuscules volumes de liquide provenant de cellules individuelles peut contribuer à la détection du cancer de l'ovaire.
Cependant, les méthodes actuelles de mesure du pH sont principalement destinées aux solutions en vrac et ne sont pas assez sensibles ou sont trop fragiles pour mesurer de petits volumes à l'échelle commerciale.
Dans une étude récente publiée dans Microchimica Acta, des scientifiques de l'université Xi'an Jiaotong-Liverpool, en Chine, ont mis au point une méthode qui permet de surmonter ces problèmes.
Le Dr Qiuchen Dong, qui a dirigé l'étude, explique : "Notre solution devait être respectueuse de l'environnement, durable et suffisamment sensible pour mesurer avec précision les variations de pH dans quelques microlitres d'échantillons seulement.
Un manque d'options
Certaines méthodes commerciales utilisées pour tester le pH reposent sur les décisions subjectives de l'œil humain. Par exemple, l'utilisation de bandes de papier contenant des colorants qui changent de couleur en fonction du pH de la substance repose sur la comparaison de la couleur avec une échelle. Les réponses varient donc considérablement d'une personne à l'autre. Certaines personnes peuvent considérer que la couleur correspond à un pH de 7,5, d'autres à un pH de 8, par exemple. Cette méthode n'est donc pas sensible aux petites variations de pH, ce qui signifie qu'il s'agit plutôt d'une estimation approximative. Certains des colorants utilisés sont également toxiques pour les échantillons, ce qui affecte le pH enregistré.
Une méthode plus sensible de mesure du pH utilise des électrodes en verre extrêmement fragiles, qui se cassent facilement et ne sont donc généralement utilisées qu'en laboratoire.
Pour résoudre ces problèmes, le Dr Dong et son étudiant de troisième cycle Weiyu Xiao ont utilisé de nouveaux matériaux et de nouvelles méthodes pour créer un capteur de pH à la fois sensible et robuste.
Une nouvelle solution
Dans le nouveau capteur de pH de MM. Dong et Xiao, les échantillons de liquide passent par une série de minuscules canaux (canaux microfluidiques) et sur trois électrodes très sensibles fabriquées à partir de matériaux stratifiés et de métaux réagissant à la lumière.
"Notre solution au problème repose sur le développement de canaux microfluidiques et d'électrodes à l'aide de la photolithographie, une méthode souvent utilisée dans l'industrie des semi-conducteurs.
Ces capteurs de pH microfluidiques peuvent détecter des variations mineures du nombre de protons dans une substance, ce qui définit le pH. Cela permet de mesurer le pH avec une excellente précision.
Utilisations futures
L'équipe a déposé un brevet pour le capteur de pH et développe des collaborations avec des développeurs industriels qui intégreront la technologie dans leur équipement de laboratoire.
"Le succès de cette étude est dû au travail acharné de mon étudiant en doctorat actuel, Weiyu Xiao, qui était étudiant en master pendant ce travail. Il est très impressionnant de voir un étudiant atteindre un tel niveau en si peu de temps. Elle est un excellent modèle et j'espère que d'autres étudiants s'inspireront de ce qu'elle a accompli.
"Ce travail est également dû à mes anciens collègues, le Dr Abdennour Abbas de l'université du Minnesota et le Dr Yu Lei de l'université du Connecticut, qui m'ont aidé à formuler les idées de ce projet, ainsi qu'à bien d'autres.
L'équipe pense que son nouveau capteur aura des applications commerciales étendues, allant de l'aide à la détection des cancers et des virus à transmission vectorielle à l'identification de la contamination des sols pulvérisés avec des pesticides.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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