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Novel organic-inorganic materials in opto-electronic systems for the monitoring and control of bio-processes

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Des détecteurs pour les environnements les plus difficiles

Des chercheurs du projet MATINOES, financé par l'UE, ont étudié la mise au point de détecteurs rapides et abordables pour les processus de production en biotechnologie. Le projet s'est plus particulièrement intéressé aux détecteurs optiques destinés à la surveillance des réactions se déroulant dans des conditions extrêmes.

Technologies industrielles

Des fibres optiques servent à transporter le rayonnement électromagnétique depuis la zone de détection qui est en contact direct avec l'échantillon analysé. Les éléments les plus importants sont les réactifs immobilisés sur le revêtement, car ils suivent l'évolution chimique de la réaction. Le consortium du projet MATINOES a conçu des revêtements sensibles pour des capteurs optiques intrinsèques et extrinsèques à base d'enzymes. La base chimique du nouveau matériau de revêtement est un polymère hybride organique-minéral. L'utilisation de différents composants ouvre une variété d'options lors de la conception finale des détecteurs. L'incorporation d'enzymes pour la catalyse des réactions d'oxydation a nécessité certaines caractéristiques biochimiques spéciales. Premièrement, une polymérisation rapide du film à l'aide d'ultraviolets au lieu d'un chauffage, pour éviter de dénaturer les enzymes, associée à l'intégration de groupes hydrophiles au polymère, car les enzymes se trouvent dans une solution aqueuse. Deuxièmement, la détection des réactifs s'appuie sur la consommation d'oxygène. Il a donc fallu intégrer au revêtement des complexes de ruthénium pour mesurer cette consommation. Les groupes hydrophobes présents facilitent la migration de l'oxygène et augmentent la sensibilité à ce gaz. La gamme de matériaux de revêtement réalisable à partir des composants de base conduit à deux options pour le détecteur final: une structure en une ou deux couches. Dans ce dernier cas, la première couche contient le complexe de ruthénium, et la seconde héberge l'enzyme. Dans le premier cas, l'enzyme et le détecteur d'oxygène sont dans la même couche. Les détecteurs optiques ainsi conçus peuvent assurer un suivi continu et en temps réel, dans de nombreuses sciences analytiques. Les progrès accomplis dans cette technologie peuvent ainsi bénéficier à la détection de la pollution, aux processus biotechnologiques, à l'analyse de l'eau, en chimie clinique et en médecine invasive.

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