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Exploration dans le monde nanoscopique des surfaces biohybrides conçues pour la détection et la discrimination des composés organiques volatils. © Jonathan S. Weerakkody
Inspirés du nez humain, les nez électroniques sont des outils d'avenir pour la détection et l'analyse des composés organiques volatils (COV), souvent considérés comme responsables de la pollution olfactive, et dont on a découvert plus récemment qu'ils étaient des biomarqueurs de certaines maladies comme, par exemple, le cancer du poumon. Actuellement, les systèmes à base de polymères ou de matériaux inorganiques se révèlent efficaces en terme de sensibilité, mais présentent une faible sélectivité.
Afin d'améliorer leurs performances, les scientifiques s'orientent vers la synthèse de biomatériaux à base de peptides. Pourquoi ce choix ? Tout d'abord parce que les peptides sont des analogues des protéines qui participent à la reconnaissance des odeurs dans les nez humains, mais avec une plus grande stabilité. De plus, avec les 21 acides aminés qui les composent, il est possible de concevoir un très grand nombre de peptides ayant des interactions sélectives pour les COV et donc offrir aux nez électroniques des meilleures performances en terme de la reconnaissance et de la discrimination.
Dans ce contexte, une équipe du laboratoire Systèmes moléculaires et nano matériaux pour l'énergie et la santé (CNRS/CEA/Université Grenoble Alpes) vient de concevoir des nanostructures hybrides originales par auto-assemblage d'un peptide tensioactif (Cys-Gly-Gly-Gly-Gly-Gly-Gly-Gly). Grâce à un processus de mise en forme simple à l'aide d'un robot spotteur, ils sont ensuite parvenus à les déposer sur puce tout en contrôlant parfaitement la morphologie des dépôts, qui joue un rôle déterminant dans la sélectivité de la détection des COV par ces nez électroniques.
Les performances se sont révélées excellentes avec des limites de détection jamais égalées: <1 ppbv (partie par milliard en volume) pour l'acide hexanoïque et 6 ppbv pour le phénol, deux biomarqueurs des cancers œsogastriques. Ces travaux ont récemment été publié dans la revue ACS Nano.
Référence:
Jonathan S. Weerakkody, Marielle El Kazzy, Elise Jacquier, Pierre-Henri Elchinger, Raphael Mathey, Wai Li Ling, Cyril Herrier, Thierry Livache, Arnaud Buhot & Yanxia Hou.
Surfactant-like Peptide Self-Assembled into Hybrid Nanostructures for Electronic Nose Applications
ACS Nano 2022
DOI: 10.1021/acsnano.1c10734
Contacts:
- Yanxia Hou-Broutin - Chercheuse au laboratoire Systèmes moléculaires et nano matériaux pour l'énergie et la santé - yanxia.hou-broutin at cea.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS - inc.communication at cnrs.fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique pour la communication - Institut de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
- Christophe Cartier dit Moulin - Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC - inc.communication at cnrs.fr